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JP2004144683A - Temperature sensor, temperature measuring instrument, temperature measurement system, and program - Google Patents

Temperature sensor, temperature measuring instrument, temperature measurement system, and program Download PDF

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JP2004144683A
JP2004144683A JP2002311937A JP2002311937A JP2004144683A JP 2004144683 A JP2004144683 A JP 2004144683A JP 2002311937 A JP2002311937 A JP 2002311937A JP 2002311937 A JP2002311937 A JP 2002311937A JP 2004144683 A JP2004144683 A JP 2004144683A
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temperature
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temperature sensor
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature sensor and a temperature measuring instrument as a new application of a wireless tag. <P>SOLUTION: A temperature measuring system comprises a temperature sensor 50 and a temperature measuring instrument 10. The temperature sensor 50 is constituted as a wireless tag comprising a resonant circuit which changes a resonance frequency depending on temperature. The temperature measuring instrument 10 comprises a detecting means for detecting the resonance frequency of the resonant circuit by transmitting/receiving radio waves from the wireless tag, and a specifying means that specifies a temperature of the wireless tag based on the detected resonance frequency. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線タグを応用した温度センサ、温度測定装置、温度測定システム及びプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、新たな技術分野として無線タグが注目されている。無線タグの主な導入分野としては、履歴管理分野、ＩＤ管理分野、盗難防止分野などが想定されている。　履歴管理分野は、人や物の履歴情報を時系列的に管理するもので、小売業の商品管理・物流管理、製造業の容器・パレット管理等に適用されると予想される。ＩＤ管理は、ＩＤ情報をもとに人・物を識別したり、位置管理等に利用され、航空手荷物、入出室管理等の識別、追跡調査等に適用されると予想される。　盗難防止分野では、自動車キー、商品、美術館等への応用が予想される。
【０００３】
無線タグは、従来のバーコードに比べ、複数情報を一括処理できるマルチリード機能を有し、さらにデータ容量が大きいため商品と付帯情報の一体管理が可能となり、精度の高い商品管理が実現できる。こうした点を踏まえて、システムの付加価値が高い、履歴管理分野とＩＤ管理分野の発展がしていくものと考えられる。
これらの従来技術に関して以下の文献がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０９−０９４２４８
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、無線タグの新たな応用として温度センサ、温度測定装置および温度測定システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の温度センサは、温度に依存して共振周波数が変化する共振回路を有する無線タグとして構成されている。また、本発明の温度測定装置は、前記無線タグに対して電波を送受信することにより、前記共振回路の共振周波数を検知する検知手段と、検知された共振周波数に基づいて無線タグの温度を特定する特定手段とを有する。
【０００７】
この構成によれば、温度測定装置が無線で共振回路の共振周波数を特定し、共振周波数に基づいて無線タグの温度を特定することにより、温度を測定することができ、無線タグを応用して温度センサとすることができる。
【０００８】
ここで、前記共振回路はコイルとコンデンサとからなり、前記コンデンサの電極間には温度変化に応じて誘電率が変化する材料を備える構成としてもよい。
また、前記材料は強誘電体により構成してもよい。例えば、前記材料は、（ａ）チタン酸バリウム、（ｂ）バリウムとカドミウムと酸化チタンとの化合物、（ｃ）カルシウムとビスマスとタンタルとの化合物のうちの何れかとすることができる。
【０００９】
この構成によれば、共振回路がコイルとコンデンサという受動回路からなるので、安価かつ小型にすることができる。さらに、強誘電体材料の種類によって、温度センサの用途あるいは測定温度の範囲に適した種々の周波数対温度特性を容易に実現できる。
【００１０】
また、上記の温度測定装置は、さらに前記無線タグが特定温度にあるときユーザ入力された当該特定温度の値に従って、前記テーブルを補正する補正手段を有する構成としてもよい。
【００１１】
この構成によれば、温度測定の精度を劣化させることなく、測定温度の信頼性を高めることができる。
ここで、前記温度測定装置は、さらに検知手段及び特定手段により周期的に温度を特定させるよう制御する制御手段と、周期的に特定された温度を履歴としてメモリに記録する記録手段とを備える構成としてもよい。
【００１２】
この構成によれば、温度測定装置内のメモリに温度履歴を記録するので、リアルタイムに温度履歴を管理するのに適している。
また、前記温度測定装置は、さらに検知手段及び特定手段により周期的に温度を特定させるよう制御する制御手段と、周期的に特定された温度を無線タグに送信し、無線タグ内のメモリに温度を履歴として記録させる送信手段とを備える構成としてもよい。
【００１３】
この構成によれば、温度センサ自身の内部メモリに温度履歴を記録するので、事後的に温度履歴を管理するのに適している。
さらに、本発明の温度測定装置は、温度に依存して共振周波数が変化する共振回路を備えた無線タグに対して特定周波数の電波を送受信する送信手段と、当該送信電波の反射波の受信レベルに応じて前記無線タグの温度を判断する判別手段とを備える構成としてもよい。
【００１４】
ここで、前記送信手段は、ユーザ入力された監視温度に対応する共振周波数を前記特定周波数とし、前記判別手段は、前記受信レベルがしきい値よりも小さい場合は、無線タグがほぼ監視温度にあると判断するようにしてよもよい。
【００１５】
この構成によれば、周波数を変化させながら電波を送信するのではなく、監視温度に対応する特定周波数の電波を送信してその反射波の受信レベルを判断するので、電波送信から温度判断までの応答時間を速くすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における温度測定システム１を保冷箱又は保温箱に適用した場合の全体構成を示す図である。
同図のように、温度測定システム１は温度測定装置１０と温度センサ５０とから構成され、本体５と蓋６とからなり保冷及び保温作用を有する保冷箱４に対して蓋６の裏側に温度センサ５０が貼り付けられている。保冷箱４には、例えば、ビール、ジュースなどの飲料水や野菜、肉、魚などの保冷すべき生鮮食料品、冷凍食品、暖かい弁当、熱々の麺類や焼きたてのピザなどの保温すべき食料品等が収められる。
【００１７】
温度センサ５０は、アンテナコイルＬと、このアンテナコイルＬに並列に接続されるコンデンサＣとからなる共振回路を備える無線タグであって、温度に依存して共振周波数が変化する構成となっている。
【００１８】
温度測定装置１０は、温度センサ５０に対して温度を測定するための電波を出射し、電波による電磁誘導によって非接触で温度センサ５０の共振回路を共振させ、その共振周波数の値によって温度センサ５０の温度を測定する。
【００１９】
図２は、図１に示される温度センサ５０の外観図である。同図のように、温度センサ５０は、上記アンテナコイルＬ及びコンデンサＣが形成される基材５４と、この基材５４の下面及び上面にそれぞれ貼着される一対の被覆部材５１，５７とを備える。基材５４及び被覆部材５１，５７は、電気絶縁性を有する薄いシート材で、同サイズの四角形に形成される。被覆部材５１、５７の少なくとも一方は熱伝導性の良い材料により構成され、内部のコンデンサＣに対する外部からの熱伝導性を高めることが望ましい。
【００２０】
図３は、図１及び図２に示される温度センサ５０の分解斜視図である。
図３に示されるように、温度センサ５０は、上記の基材５４、被覆部材５１，５７の他、基材５４の下面に貼着されるアンテナコイル５３（アンテナコイルＬ）と、一対の電極５２，５６と、この電極５２，５６間に介装される誘電体５５とをさらに備える。なお、基材５４のほぼ中央には四角形状に形成された窓５４ａが設けられ、基材５４の１つの角には、切り欠き５４ｂが形成される。
【００２１】
一対の電極５２，５６は、窓５４ａとほぼ同サイズに形成され、基材５４の下面側及び上面側にそれぞれ配設される。この一対の電極５２，５６と、誘電体５５とで、コンデンサＣが構成される。誘電体５５は、電極５２，５６と同様に窓５４ａとほぼ同サイズ、かつ、ほぼ一定の厚みに形成され、温度に応じて誘電率が変化する特性を有している。誘電体５５の材料としては、温度に依存して誘電率が変化する性質をもついわゆるペロブスカイト型化合物などを用いている。例えば、（化１）に示すチタン酸バリウム、（化２）に示すバリウムとカドミウムと酸化チタンとの化合物、（化３）に示すカルシウムとビスマスとタンタルとの化合物、（化４）に示すチタン酸ストロンチウムとニオビウム酸ストロンチウムの化合物など強誘電体材料（又は強誘電体セラミックス）を用いることができる。化学式中のｘは混合比率を示す。誘電体５５は温度に依存して誘電率が変化することから、コンデンサＣの容量も温度に依存して変化することになる。
【００２２】
【化１】

Figure 2004144683
【００２３】
【化２】
Figure 2004144683
【００２４】
【化３】
Figure 2004144683
【００２５】
【化４】
Figure 2004144683
【００２６】
アンテナコイル５３は、１本のストリップ線が複数回巻回されてなる。アンテナコイル５３の一方端５３ａは、電極５２と電気的に接続される。アンテナコイル５３の他方端は、切り欠き５４ｂと対応する位置に配設される接続端子５３ｂと電気的に接続される。一方、電極５６は、切り欠き５４ｂと対応する板に配設される接続端子５６ｂと電気的に接続される。両接続端子５３ｂ，５６ｂは、切り欠き５４ｂの位置においてかしめや圧接等によって電気的に接続される。この結果、アンテナコイル５３にこのコンデンサＣが並列に接続され、両者で共振回路が形成される。この共振回路は、温度に応じてコンデンサＣの容量が変化することから、温度に応じて共振周波数も変化する。それゆえ。温度測定装置１０から電波を出射して温度センサ５０の共振周波数を検知し、その共振周波数に対応する温度を特定する。
【００２７】
図４は、（化２）に示した材料で形成された場合の誘電体５５について、比誘電率εｒの温度特性を示す図である。同図において混合比率ｘ＝０．０２５の場合の比誘電率εｒは、例えば温度０度で約９３００、３０度で約６０００、９０度で約１２００、１２０度で約９００であり、温度に応じて変化することがわかる。
【００２８】
図５は、図４の温度特性（混合比率ｘ＝０．０２５）を有するコンデンサＣについて、容量の温度特性を示す図である。ただし、コンデンサＣの電極５２、５６が２ｍｍ四方の正方形、電極間の距離を０．５ｍｍとしている。同図においてコンデンサＣの容量は、例えば温度０度で６５９ｐＦ、３０度で６０２ｐＦ、９０度で８５ｐＦ、１２０度で６４ｐＦであり、温度に応じて変化することがわかる。
【００２９】
図６は、温度センサ５０のアンテナコイルＬとコンデンサＣとからなる共振回路の共振周波数の温度特性を示す図である。ただし、アンテナコイルＬのインダクタンスを０．０４μＨとしている。同図において共振周波数は、例えば温度０度で３１．６ＭＨｚ、３０度で３８．６ＭＨｚ、９０度で８６．３ＭＨｚ、１２０度で９９．７ＭＨｚであり、温度に応じて変化することがわかる。
【００３０】
図７は、図１に示される温度測定装置１０の外観構成を示す図である。
温度測定装置１０の機体表面には、止め具１１と、複数のボタンから構成される操作部２１と、操作メニューや測定温度や警告等を表示するためのＬＣＤ部２２と、警告等を音で知らせるためのスピーカ２３と、図示しないホスト等にデータを無線で送受信するためのアンテナ２５等が設けられている。
【００３１】
なお、操作部２１には、例えば、温度測定を指示するための測定ボタン２１ａ、温度を監視し特定温度になれば警告することを指示するための監視ボタン２１ｂ、周期的に温度測定して履歴を記録することを指示するための履歴ボタン２１ｃ、測定温度の補正をするための補正ボタン２１ｄ、監視温度や補正温度などの温度をセットするセットボタン２１ｅ、リセットするためのリセットボタン２１ｆなどから構成される。
【００３２】
図８は、温度センサ５０及び温度測定装置１０の電気的構成を示す図である。
温度センサ５０は、図３に示した各パーツによって、アンテナコイルＬと、温度によって容量が変化するコンデンサＣとからなるＬＣ共振回路を有する無線タグである。
【００３３】
温度測定装置１０は、大きく分けて入出力部２０とコントロール部３０とアンテナ部４０とからなる。
入出力部２０は、操作部２１と、ＬＣＤ部２２と、測定完了を音で知らせるためのスピーカ２３と、測定完了を振動で知らせるためのバイブモータ２４と、測定した温度の履歴情報その他のデータやコマンドをホストコンピュータ（図示せず）などに無線で送受信するためのアンテナ２５と、ホストコンピュータにデータを送受信するためのレベルコンバータ２６とを備える。
【００３４】
コントロール部３０は、その内部にプログラムを予め格納したＲＯＭ、操作部２１に操作されたボタン種別などのデータを一時的に保持するメモリ、プログラム実行時のワークエリアを提供するメモリ、時刻を計時するタイマ、プログラムを実行するＣＰＵ等により１チップで構成されるマイコン部３１と、Ｄ／Ａ変換部３２と、印加電圧に応じた発振周波数の高周波信号を出力する発振器であるＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ−Ｃｏｎｔｒｏｌｅｄ　Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）３３と、アンテナ部４０によって受信された電波を復調する復調部３４と、Ａ／Ｄ変換部３５と、温度センサ５０の周波数対温度特性を示す温度テーブル３６ａと、温度の履歴を格納するための履歴テーブル３６ｂなどを記憶する不揮発性メモリ３６とを備える。
【００３５】
アンテナ部４０は、ＶＣＯ３３から出力された信号を増幅する増幅器４１と、増幅器４１によって増幅された信号を出射する送信用アンテナコイル４２と、温度センサ５０から電波を受信する受信用アンテナコイル４３と、受信用アンテナコイル４３によって受信された電気信号を増幅する増幅器４４とを備える。
【００３６】
図９は、温度テーブル３６ａの一例を示す図である。同図は、図６に示した周波数対温度特性に基づいて作成され、工場出荷時などに格納され、適宜ユーザにより補正される。同図では便宜上、温度間隔が不揃いであるが、１度あるいはそれ以下の間隔でよい。なお、温度テーブル３６ａの代わりに、ＶＣＯ３３の入力電圧のデジタル値（つまりＤ／Ａ変換部３２の入力データ）と温度との対応関係を示すテーブルとして構成してもよい。
【００３７】
図１０は、図８に示したマイコン部３１の制御により温度を測定する温度測定装置１０における各種の動作を示すフローチャートである。なお、図１０においてステップＳ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０９、Ｓ１１４は同じサブルーチンである。
【００３８】
マイコン部３１は、まず、ユーザから操作部２１を介して動作モードを指定する操作を受け付け、どの動作モードかを判断する（Ｓ１０１）。動作モードには、（Ａ）その時点の温度を測定する測定モード、（Ｂ）周期的に温度を測定して測定温度を履歴として蓄積する履歴モード、（Ｃ）指定した温度に達したかどうかを監視する監視モード、（Ｄ）測定温度の誤差を補正する補正モードなどがある。
【００３９】
（Ａ）測定モードの開始の操作がなされた場合、マイコン部３１は、温度センサ５０の現在の温度Ｔｃを測定し（Ｓ１０２）、ＬＣＤ部２２に測定した温度Ｔｃを表示する（Ｓ１０３）。
【００４０】
現在温度Ｔｃの測定処理は、図１１に示すサブルーチンに従ってなされる。同図において、マイコン部３１は、Ｄ／Ａ変換部３２を介してＶＣＯ３３に与える電圧を徐々に変化させることにより、送信用アンテナコイル４２から出射される検知電波の周波数をスイープさせ（Ｓ１２０）、受信用アンテナコイル４３によって受信された電波の受信レベルが最低となるときの周波数を特定し（Ｓ１２１、図１２（ａ）参照）、温度テーブル３６ａから特定された周波数に対応する温度を読み出して現在の温度Ｔｃとする（Ｓ１２２）。ここで、送信周波数のスイープは、例えばマイコン部３１から出力するデジタル値を、温度テーブル３６ａの周波数の範囲で徐々に大きくすることにより、ＶＣＯ３３に入力される電圧を徐々に上げ、ＶＣＯ３３から出力される信号の周波数を徐々に上げることによりなされる。このようにして周波数をスイープすると、受信用アンテナコイル４３によって受信された電波の受信レベルは、温度センサ５０の共振周波数の少し手前で一定値から急速に低下し（図１２（ａ）参照）、共振周波数で最小となり、この周波数を超えると再び急速に増大し、一定値に戻る。すなわち、ディップが生じる。したがって、ディップ受信時におけるマイコン部３１から出力するデジタル値から、共振周波数を簡単に特定し、さらに温度テーブル３６ａに基づいて現在の温度Ｔｃを特定することができる。
【００４１】
さらに、温度測定装置１０は、測定モードでは現在の温度Ｔｃをユーザに知らせる。現在温度の測定は非接触でなされるので、ユーザが保冷箱４の蓋６を開けて外気が混入することによる温度上昇（又は低下）を無駄に発生させることなく、保冷箱４内部の現在の温度Ｔｃを知ることができる。例えば、保冷箱４の中身がビールであればおいしく飲むための温度にあるかどうか、ピザであればチーズがとろけそうな状態で美味しく食べる適温にあるかどうかを知ることができる。
【００４２】
なお、ＬＣＤ部２２への測定温度の表示と同時にスピーカ２３、バイブモータ２４により測定完了をユーザに報知してもよい。
また、温度センサ５０が図６に示した温度特性を有する場合には、約マイナス３０度から約３３度の範囲では約７度を境にして、１つの共振周波数に対して２つの温度が特定される。この場合には、温度測定装置１０は２つの温度を表示する。ユーザにどちらが正しいか判断を委ねることになる。あるいは、測定対象の温度範囲に対応した温度特性をもつ温度センサ５０及び温度測定装置１０を使用することが望ましい。
【００４３】
（Ｂ）履歴モードの開始の操作がなされた場合、マイコン部３１は、温度センサ５０の現在の温度Ｔｃを測定し（Ｓ１０４）、測定した温度を日時などの付随データとともに不揮発性メモリ３６の履歴テーブル３６ｂに記録（追記）し（Ｓ１０５）、さらに一定時間（ここでは３分）経過したか否かを判断する（Ｓ１０６）。経過したと判断した場合にはＳ１０４に戻り、同様に上記測定と上記追記を行う。このように履歴モードでは、履歴テーブル３６ｂには、一定時間ごとの測定が付属情報とともに履歴として温度情報が記録される。
【００４４】
履歴モードの適用例として、生鮮食料品や冷凍食品の宅配における輸送記録や保管記録の一部として温度履歴を利用することができる。
また、温度センサ５０の他に一般的な無線タグと併用すれば、商品管理・物流管理、製造業の容器・パレット管理等と併用して温度履歴による温度管理も行うことができる。
【００４５】
また、履歴モードの他の適用例として、温度センサ５０を化学実験用の試験管などの器具に貼り付けた場合、その容器で発熱を伴う化学反応の実験を行う際に、温度履歴をとることができ、発熱量や反動速度の算出に役立つ。
【００４６】
（Ｃ）監視モード開始の操作がなされた場合、マイコン部３１は、まず、ユーザによる任意の温度を設定する操作を受け付け、受け付けた温度を監視温度Ｔｔとして内部に保持し（Ｓ１０７）、一定時間（ここでは１分）経過したか否かを判断する（Ｓ１０８）。マイコン部３１は、１分経過した場合には、現在の温度Ｔｃを測定し（Ｓ１０９）、測定した温度Ｔｃと保持している監視温度Ｔｔとの差分ΔＴを算出し（Ｓ１１０）、差分ΔＴの絶対値がしきい値Ｔ１よりも小さいか否かを判定する（Ｓ１１１）。ここでしきい値は、予め定められた値であって、例えば０．５度などである。
【００４７】
さらに、マイコン部３１は差分ΔＴの絶対値がしきい値よりも小さい場合には（Ｓ１１１：ｙｅｓ）、現在の温度Ｔｃが監視温度Ｔｔに達したものと判断して、スピーカ２３による音や、バイブモータ２４による振動、アンテナ２５からホストへの無線通信によって等によってその旨を警告する（Ｓ１１２）。また、マイコン部３１は差分ΔＴの絶対値がしきい値よりも小さくない場合には（Ｓ１１１：ｎｏ）、現在温度がまだ監視温度に達していない（図１２（ｂ）参照）ものと判断してステップＳ１０８に戻る。
【００４８】
このように、監視モードでは、温度測定装置１０はユーザにより任意に設定された監視温度に達した時点でその旨を警告する。
監視モードの適用例として、保冷箱４がビールを収容している場合、ユーザが美味しく飲める適温から外れる温度を監視温度Ｔｔとして設定しておけば、警告後に氷などの保冷剤を保冷箱４に補充することができ、再度適温に保つことができる。
【００４９】
また、監視モードの他の適用例として、温度センサ５０を日本酒の熱燗用の徳利に貼り付けた場合、監視温度として、日向燗なら３０〜３５℃、人肌燗なら３５〜４０℃、ぬる燗なら４０〜４５℃　、上燗なら４５〜５０℃、熱燗なら５０〜５５℃、飛びっ切り燗なら５５℃程度の温度を、ユーザが設定しておけば、日本酒が監視温度に達した時点で警告することになる。監視温度の値はユーザの任意なので、ユーザの嗜好に適した燗をつけることができる。
【００５０】
（Ｄ）補正モード開始の操作がなされた場合、マイコン部３１は、まず、ユーザによる温度センサ５０の実際の温度Ｔａを入力する操作を受け付け、受け付けた温度を監視温度Ｔｔとして内部に保持する（Ｓ１１３）。例えば、ユーザは温度センサ５０を既知の温度にしておいた上で、その温度を実際の温度Ｔａとして入力する。ここで、既知の温度として、例えば、温度センサ５０を氷水に浸けた状態や氷の上においた状態にしておけば、０度補正ができるし、沸騰する湯に浸けられた状態にしておけば、１００度補正ができる。
【００５１】
次に、マイコン部３１は現在の温度Ｔｃを測定し（Ｓ１１４）、測定された温度Ｔｃと実際の温度Ｔａとの差分ΔＴを算出し（Ｓ１１５）、その差分ΔＴがしきい値Ｔ２よりも大きいか否かを判断する。ここで、しきい値Ｔ２は誤差として許容可能な値で予め定められた値とする。
【００５２】
差分ΔＴがしきい値Ｔ２以下である場合、つまり測定温度Ｔｃが誤差の許容範囲内にある場合には（Ｓ１１６：ｎｏ）、マイコン部３１は、補正モードを終了する。この場合温度テーブル３６ａは補正の必要がない。
【００５３】
差分ΔＴがしきい値Ｔ２よりも大きい場合、つまり誤差の許容範囲を超えた場合には（Ｓ１１７）、マイコン部３１は、温度テーブル３６ａを補正する（Ｓ１１８）。ここでの補正は、最も簡単な方法として、温度テーブル３６ａの各欄における温度値を、ΔＴだけ差し引いた値に更新すればよい。
【００５４】
このように、補正モードでは、温度センサ５０の繰り返し利用、経年変化等により共振周波数が当初よりもずれてしまい、誤差ΔＴが許容できなくなったとしても、温度テーブル３６ａをより正しい値に補正するので、精度を劣化させることなく現在温度を測定することができる。
【００５５】
以上の説明してきたように、本実施の形態１における温度測定システム１によれば、温度センサ５０を貼り付けた測定対象物の温度を非接触で測定することができる。
【００５６】
なお、マイコン部３１は、図１１に示した監視モード処理（Ｓ１０７〜１１２）の代わりに、マイコン部３１の処理負荷が小さく、より速い周期で監視可能な処理として図１３に示す別の監視モードの処理を行うようにしてもよい。図１３において、マイコン部３１は、監視温度Ｔｔを受け付けた（Ｓ１３０）後、温度テーブル３６ａを参照して監視温度Ｔｔに対応する周波数を決定し（Ｓ１３１）、一定時間（ここでは１分）経過する毎に、Ｄ／Ａ変換部３２、ＶＣＯ３３及びアンテナ部４０を介して、当該周波数で電波を送信し（Ｓ１３３）、アンテナ部４０、復調部３４、Ａ／Ｄ変換部３５を介してその送信時の受信レベルを測定し（Ｓ１３４）、受信レベルがしきい値Ｖ１以下であれば（Ｓ１３５：ｙｅｓ）、警告をする（Ｓ１３６）。これは、温度センサ５０の温度が監視温度Ｔｔとは異なる温度である場合には受信レベルが比較的大きく（図１４の一点鎖線及び破線参照）、温度センサ５０が監視温度Ｔｔに達したときに受信レベルが最小になる（図１４の実線参照）ことを利用している。しきい値Ｖ１は同図の最小の受信レベルよりもいくらか大きい値でよい。
【００５７】
このように、図１３の監視モード処理では、図１１における周波数スイープが不要であり、監視温度Ｔｔに対応する一つの周波数で電波を送信するので、一定時間毎の処理（Ｓ１３３〜Ｓ１３５）時間を大きく短縮することができる。それゆえ、図１３の監視モード処理は、測定対象の温度変化が速い場合により適している。
【００５８】
また、上記の履歴モードにおいて、履歴をとる開始条件、終了条件を設定するようにしてもよい。例えば、開始条件又は終了条件としては、ユーザが予め設定した時刻の到来、ユーザが予め設定した温度又は温度範囲になったこととしてもよい。
【００５９】
さらに、図１０のＳ１０５において、履歴を追加する条件を設定してもよい。例えば、測定温度Ｔｃがユーザの予め設定した温度範囲内（又は範囲外）である場合のみ履歴に追加記録するようにしてもよい。
【００６０】
また、上記履歴モードにおいて監視モードの警告をも行う（複合モードと呼ぶ）ようにしてもよい。その場合、図１０のＳ１１０〜Ｓ１１２のステップを、Ｓ１０５の直後に追加した構成とすればよい。
【００６１】
さらに、温度センサ５０は、図１５に示すように、被覆部材５１の下面にファスナーの一方の面（例えば、ループ材５９ａ）を貼着し、取り付け位置（蓋６の裏側）にファスナーの他方（例えば、フック材５９ｂ）を貼着し、簡単に温度センサ５０を取着したり取り外したりすることができるように構成してもよい。
また図１５のように、熱伝導性の高い材料でできた吸熱板を備える構成とし、周囲温度を反映しやすくしてもよい。
【００６２】
（実施の形態２）
実施の形態１の温度センサ５０は受動的な素子であったが、本実施の形態では、温度センサ自身が無線タグとして温度履歴を内部に記録する構成について説明する。
図１６は、実施の形態２における温度センサ７０の外観を示す図である。同図の温度センサ７０は、図２に示した温度センサ５０と比べて、ＩＣチップ６０を追加した無線タグとなっている。
【００６３】
図１７は、温度センサ７０の機能的な構成を示すブロック図である。同図のように温度センサ７０は、アンテナコイルＬとコンデンサＣとＩＣチップ６０からなる。アンテナコイルＬ及びコンデンサＣは図３と同様の構成である。ＩＣチップ６０は、電力生成部７１、クロック再生部７２、復調部７３、変調部７４、マイコン部７５、メモリ７６を備え、無線により外部から電力供給を受けて、データを送受信するよう構成されている。
【００６４】
電力生成部７１は、外部の温度測定装置８０からアンテナ部（アンテナコイルＬ及びコンデンサＣ）を介して電力搬送電波を受信している間、電磁誘導方式、あるいは電磁結合方式によって誘起電力を生成して、ＩＣチップ６０内部に直流電源を供給する。そのため、電力生成部７１は、内部に誘起電力を整流するダイオードや、整流された誘起電力の電圧を平滑化したり直流電力を蓄電するコンデンサや、一定の値（Ｖｃｃ）に安定化するレギュレータなどを備える。ここで、電力搬送電波は、図１８に示す電力搬送波Ａ、ＡＳＫ変調波Ｂなどの高周波信号である。
【００６５】
クロック再生部７２は、受信された電力搬送波からクロック信号を再生し、マイコン部７５に供給する。
復調部７３は、アンテナ部を介して受信した高周波信号を復調することによりデータを取り出す。例えば、図１８に示すようなＡＳＫ変調波Ｂを復調し、その結果をデータＣとしてマイコン部７５に出力する。
【００６６】
変調部７４は、マイコン部７５から入力されるデータに基づいて高周波信号を変調する。例えば図１８に示すデータＤをＢＰＳＫ変調波Ｅにする。
マイコン部７５は、復調部７３により復調されたデータＣを解釈し、解釈の結果コマンドであれば、それに応じた応答又は処理を実行する。コマンドには、受信データをメモリ７６への書き込むことを指示するライトコマンドと、メモリ７６のデータを読み出して、変調部７４、アンテナ部を介して送信することを指示するリードコマンド等がある。
【００６７】
メモリ７６は、電力生成部７１による電力供給がなくても消えることのない不揮発性メモリである。
図１９は、本実施の形態における温度測定装置８０の機能的な構成を示すブロック図である。同図の温度測定装置８０は、図８に示した温度測定装置１０と比較して、コントロール部３０の代わりにコントロール部８１を備えている点が異なり、温度センサ７０との間でコマンド及びデータの送受信をするよう構成されている。以下、同じ構成要素は説明を省略して異なる構成要素を中心に説明する。
【００６８】
コントロール部８１は、コントロール部３０と比べて、新たに変調部８２が追加された点と、復調部３４の代わりに復調部８３を備える点とが異なっている。また、マイコン部３１内のＲＯＭに格納されているプログラムも異なっている。
【００６９】
変調部８２は、ＶＣＯ３３からの高周波信号をマイコン部３１からのデータＣに基づいて変調し、アンテナ部４０に出力する。ここでは、変調部８２は、図１８に示したＡＳＫ変調を行うものとする。また、変調部８２が無変調動作であれば、図１８に示した電力搬送波Ａが送信されることになる。周波数スイープにおいても同様に無変調である。
【００７０】
復調部８３は、温度センサ７０からアンテナ部４０を介して受信された電波を復調する。ここでは、ＢＰＳＫ復調をするものとする。
マイコン部３１は、ＲＯＭに格納されているプログラムの実行により、実施の形態１の機能に加えて、（１）測定した温度を温度センサ７０内部に履歴情報として記録させる処理と、（２）温度センサ７０内部に記録された温度履歴を読み出す処理とを行う。
（１）温度センサ７０内部に履歴情報を記録する処理
図２０は、マイコン部３１の制御により、温度センサ７０内部に温度履歴を記録させる処理を示すシーケンス図である。
【００７１】
同図の処理は、ユーザ操作に従って開始及び終了する。開始の操作を受けて温度測定装置８０内のマイコン部３１は、まず温度センサ７０の現在の温度Ｔｃを測定する（Ｓ１９０）。現在温度Ｔｃの測定は、実施の形態１に示した図１１の処理と同様に、マイコン部３１が周波数スイープ（Ｓ１９１）を行って、受信レベルが最小の周波数を求め、その周波数に基づいて温度テーブル３６ａから現在の温度を求める。
【００７２】
次に、マイコン部３１は温度センサ７０に測定した現在温度Ｔｃを温度情報として送信する処理を行う（Ｓ１９２）。具体的には、マイコン部３１は、電力搬送波の送信を開始し（Ｓ１９３）、温度センサ７０に電源が供給された状態にした後、変調部８２及びアンテナ部４０を介してライトコマンドを送信し（Ｓ１９４）、続けて温度情報（現在温度Ｔｃ及び日時など）を送信し（Ｓ１９５）、所定時間経過後に電力搬送波の送信を停止する（Ｓ１９６）。ここで、所定時間とは、温度センサ７０内部のメモリ書き込み動作完了に十分な時間をいう。また、コマンド及びデータ（温度情報）はＡＳＫ変調されたシリアルデータとして送信され、この送信時のＡＳＫ変調波も電力搬送波として機能するので、温度センサ７０は電源が供給された状態になっている。
【００７３】
さらに、温度測定装置８０内のマイコン部３１は、一定時間（同図では１０分）経過したとき（Ｓ２００）上記の現在温度Ｔｃ測定と温度情報送信処理とを行う。これにより、一定時間（１０分）間隔の温度情報を温度センサ７０に送信する。
【００７４】
一方、温度センサ７０においてマイコン部７５は、電源供給された状態になった後、コマンドを受信し（Ｓ１９７）、解釈した結果ライトコマンドであることから、引き続きデータ受信を行い（Ｓ１９８）、受信した温度情報をメモリ７６に履歴として記録（追記）する（Ｓ１９９）。メモリ７６への追記は、上記の一定時間間隔をおいて繰り返されるので、メモリ７６には履歴として温度情報が蓄積されていくことになる。
（２）温度センサ７０内部に記録された温度履歴を読み出す処理
図２１は、マイコン部３１の制御により、温度センサ７０内部に記録された温度履歴を温度測定装置８０に送信させる処理を示すシーケンス図である。
【００７５】
同図の処理も、ユーザ操作に従って開始及び終了する。開始の操作を受けて、温度測定装置８０内のマイコン部３１は、温度履歴読み出し処理を行う（Ｓ２０１）。具体的には、マイコン部３１は、電力搬送波信号Ａ（図１８参照）の送信を開始し（Ｓ２０２）、温度センサ７０を電源が供給された状態にした後、変調部８２及びアンテナ部４０を介してリードコマンドを送信し（Ｓ２０３）、さらに、温度センサ７０から送信される温度履歴を受信し（Ｓ２０４）、受信完了後に、電力搬送波信号の送信を停止する（Ｓ２０５）。これにより、温度センサ７０内部に蓄積されていた温度履歴が温度測定装置８０に転送される。転送された温度履歴は、さらに温度測定装置８０から外部のホストコンピュータにアンテナ２５を介して無線で送信され、温度測定の対象物の輸送管理などに役立てられる。
【００７６】
以上説明してきたように本実施の形態における温度測定システム２によれば、温度センサ７０自身の内部メモリに温度履歴を記録しておき、さらに温度測定装置８０にその温度履歴を転送することができる。
【００７７】
なお、温度センサ７０内のメモリ７６には温度履歴に加えて、温度測定対象物のＩＤ（商品ＩＤ）や、入出庫履歴（輸送履歴）を付属情報として記録してもよい。
【００７８】
また、温度測定装置８０から温度センサ７０に対するコマンドは、上記のライトコマンド、リードコマンドに限らず、リセットコマンドやメモリクリアコマンドなどを設けてもよい。
【００７９】
さらに、図２０、図２１における温度測定装置８０と温度センサ７０との間のコマンド又はデータ送受信に先立って、一方向又は双方向に認証シーケンスを行うように構成してもよい。
【００８０】
また、暗号化したデータを送受信する構成としてもよい。こうすれば、温度センサ７０が無線タグとして利用される場合に営業秘密に関する事項も安全に記録することができる。
【００８１】
さらに、本実施の形態では、温度測定装置８０からの周波数スイープにより温度センサ７０の温度を測定しているが、温度センサ７０自身が周波数スイープにより温度を測定するよう構成してもよい。その場合の構成例として、図７の構成に加えて、ボタン電池や太陽電池などの電源部と、変調部７４後段に周波数スイープして電波を送信するための送信アンテナと、メモリ７６内部に上記の温度テーブルとを追加し、マイコン部７５において図１１に示した温度測定処理を行う構成とすればよい。その際、マイコン部７５は、受信レベルが最小の周波数をもって共振周波数と特定する代わりに、共振回路における誘導電流が最大になる時点をもって共振周波数を特定するようにしてもよい。あるいは、誘導電流が最大になる時点前記共振回路の共振周波数を検知し、検知された共振周波数に基づいて温度を特定する制御回路を設けてもよい。
【００８２】
（実施の形態３）
図２２は、本発明の実施の形態３における温度測定テムを複数の保冷箱に適用した場合の全体構成を示す図である。同図の温度測定システムは温度センサ７０ａ〜７０ｃと温度測定装置８０とから構成され、温度センサ７０ａ〜７０ｃはそれぞれ保冷箱の内部に貼り付けられている。
【００８３】
温度センサ７０ａ〜７０ｃは、それぞれ実施の形態２で説明した温度センサ７０と同様であるが、共振周波数の温度特性が互いに異なっている。すなわち、温度センサ７０ａ〜７０ｃは、同じ温度であっても共振周波数が異なるよう構成されている。例えば図２３の実線に示すように、温度が同じとき、温度センサ７０ａ〜７０ｃの共振周波数は、それぞれｆ１、ｆ２、ｆ３となっている。さらに、温度センサ７０ａ〜７０ｃは、利用される温度範囲において、その温度範囲内における共振周波数の範囲が重ならないような温度特性を有している。図２４に、温度センサ７０ａ〜７０ｃの共振周波数対温度特性の一例を示す。同図において、温度センサ７０ａ〜７０ｃは、０度〜３０度の温度範囲において、共振周波数の範囲が約３５〜４８ＭＨｚ、約４９〜６３ＭＨｚ、約６４〜７８ＭＨｚになっている。この温度特性の違いは、温度センサ７０ａ〜７０ｃにおけるコンデンサＣの面積や電極間距離や誘電体５５の特性の違い（つまり容量の違い）や、アンテナコイルＬの巻き数や直径の違い（つまりインダクタンスの違い）を持たせることにより容易に実現できる。このような温度特性の違いにより１台の温度測定装置８０により温度センサ７０ａ〜７０ｃの何れが共振しているのかを区別可能になる。
【００８４】
温度測定装置８０は、実施の形態２で説明したものと同様であるが、温度テーブル３６ａには図２４に示すような共振周波数対温度特性を表す温度テーブルが格納され、共振周波数に対応する温度を求めるとともに温度センサの区別も行う。
【００８５】
このような構成により、本実施の形態における温度測定システムは、実施の形態１と同様に、温度センサ７０ａ〜７０ｃの個別に測定モード、履歴モード、警告モード、補正モード、複合モードの各動作をするほか、複数履歴モード、複数警告モードをサポートする。温度測定装置８０は、複数履歴モードでは同時に複数の温度履歴をとり、複数警告モードでは同時に温度監視を行い、複数複合モードでは複数の温度履歴をとりつつ温度監視を行うことになる。
【００８６】
なお、複数履歴モードでは、温度測定装置８０内の不揮発性メモリ３６に記録するようにしてもよいし、各温度センサ内部のメモリ７６に記録してもよい。
また、温度センサ７０ａ〜７０ｃそれぞれにＩＤを付与しておき、温度測定装置８０と各温度センサとの間の通信ではＩＤにより区別することが望ましい。
【００８７】
（実施の形態４）
上記実施の形態１に係る温度センサ５０においては、アンテナコイル５３が１つの面上に平面的に形成されている。このような構成では、温度測定装置１０のアンテナ面と、アンテナコイル５３のなすタグ面とが平行になったときに最大の交信距離がえられる。言い換えれば、一定の距離の下では、アンテナ面とタグ面とが平行であるときに最大の電磁誘導が生じ、検出感度において方向依存性がある。このため、タグが傾いていると、電磁誘導が低下し、温度測定に際して共振周波数の特定が困難になる可能性がある。
【００８８】
そこで、実施の形態３における温度センサでは、アンテナコイルを立体的に形成することにより、上記の方向依存性の解消を図っている。
図２５は、本実施の形態における温度センサ５０Ａの構成を示す図であり、特に図２５（ａ）は温度センサ５０Ａの機械的構成の斜視図を、同図（ｂ）は温度センサ５０Ａの電気的構成の回路図を、それぞれ示している。なお、ここではアンテナコイルの立体的な構成の説明に主眼があるので、図２５（ａ）においては、コンデンサを構成する電極５２，５６、誘電体５５等の図示が省略されている。
【００８９】
この温度センサ５０Ａは、例えば１辺数ｍｍ程度と小型に形成された立方体６１の隣接する３面にアンテナコイルＬｘ〜Ｌｚをそれぞれ形成し、アンテナコイルＬｘ〜Ｌｚを直列に接続することにより構成されている。この立方体６１は、絶縁体材料で形成されている。
【００９０】
温度測定装置１０のアンテナ面がアンテナコイルＬｘのなす面と平行である場合、このアンテナコイルＬｘとの間で電磁誘導が最も生じる。温度測定装置１０のアンテナ面がアンテナコイルＬｙあるいはアンテナコイルＬｚのなす面と平行である場合、このアンテナコイルＬｙあるいはアンテナコイルＬｚとの間で最も電磁誘導が生じる。一方、温度測定装置１０のアンテナ面がアンテナコイルＬｘ〜Ｌｚのなす面からそれぞれ傾いている場合、アンテナ面に対するアンテナコイルＬｘ〜Ｌｚの平行成分を合算した分電磁誘導が生じる。すなわち、一定の距離の元では、アンテナ面とタグ面とがいかなる角度をなしても常に、温度測定装置１０のアンテナ面があるアンテナコイルと平行であるときとほぼ同じ値の電磁誘導が生じる。このため、実施の形態１の場合に生じる電磁誘導の低下、方向依存性が解消され、共振周波数を確実に検出することができる。また、同図のアンテナコイルは、実施の形態２、３における温度センサ７０についても同様に適用できる。
【００９１】
なお、上記実施の形態では、立方体の３面だけにアンテナコイルＬｘ〜Ｌｚをそれぞれ形成したが、残りの３面にもアンテナコイル形成してもよい。
また、上記実施の形態３では、平面にそれぞれ形成されたアンテナコイルＬｘ〜Ｌｚを組み合わせることにより、３次元的なアンテナコイルを形成したが、図２６（ａ）に示されるように、凹面に１つのアンテナコイルＬ１を形成することにより３次元的なアンテナコイルを形成してもよい。また、凸面に１つのアンテナコイルＬ１を形成することにより３次元的なアンテナコイルを形成してもよいのはいうまでもない。このような簡易なアンテナコイルＬ１によっても、アンテナコイルＬｘ〜Ｌｚとほぼ同様な効果を得ることができる。
【００９２】
さらに、図２６（ｂ）に示されるように、球体６２の中心を３次元直交座標の原点とするＸ，Ｙ，Ｚ軸周りの球体表面に、アンテナコイルＬ２，Ｌ３，Ｌ４を形成し、アンテナコイルＬ２〜Ｌ４を直列に接続するように構成してもよい。
【００９３】
この場合においても、アンテナコイルＬｘ〜Ｌｚの場合と同様に、実施の形態１，２の場合に生じる電磁誘導の低下が解消され、共振周波数を確実に検出することができる。
【００９４】
また、上記各実施の形態では温度に依存して共振周波数が変化する共振回路を、温度に依存して容量が変化するコンデンサＣにより実現する例を説明したが、このコンデンサＣの代わりに、温度に依存してインダクタンスが変化するコイルＬを用いる構成としてもよい。その場合、形状記憶合金を材料として特定温度における巻き線の間隔又は直径と、他の温度におけるそれらとが異なるコイルを利用してもよい。さらに、このコイルと温度に依存して容量が変化するコンデンサＣとを組み合わせて共振回路を構成してもよい。この場合、特定温度における共振周波数の変化を急峻にすることができる。
【００９５】
なお、各実施の形態の図１０、１１、１３、２０、２１に示したフローチャート又はシーケンス図は、温度測定装置１０、８０又は温度センサ７０内のマイコンにおいてプログラムとして実現していることは言うまでもない。このプログラムは、ＣＤなどの記録媒体や電気通信回線を通して流通及び配信可能である。
【００９６】
【発明の効果】
本発明の温度センサは、温度に依存して共振周波数が変化する共振回路を有する無線タグとして構成されている。
この構成によれば、温度測定装置が無線で共振回路の共振周波数を特定し、共振周波数に基づいて無線タグの温度を特定することにより、温度を測定することができ、無線タグを応用して温度センサとすることができるという効果がある。
【００９７】
ここで、前記共振回路はコイルとコンデンサとからなり、前記コンデンサの電極間には温度変化に応じて誘電率が変化する材料を備える構成としてもよい。
この構成によれば、共振回路がコイルとコンデンサという受動回路からなるので、安価かつ小型にすることができるという効果がある。
【００９８】
また、前記材料は強誘電体により構成してもよい。前記材料は、（ａ）チタン酸バリウム、（ｂ）バリウムとカドミウムと酸化チタンとの化合物、（ｃ）カルシウムとビスマスとタンタルとの化合物のうちの何れかとすることができる。
【００９９】
この構成によれば、強誘電体材料の種類によって、温度センサの用途あるいは測定温度の範囲に適した種々の周波数対温度特性を容易に実現できる。
ここで、前記温度センサは、さらにメモリと通信手段とマイコンとを有し、前記マイコンは、通信手段を介して受信した温度情報をメモリに記録する構成としてもよい。
【０１００】
また、前記マイコンは前記温度情報を履歴として蓄積する構成としてよい。さらに、前記マイコンは、通信手段を介して受信したコマンドに従って、メモリに記録された温度情報を読み出して通信手段を介して送信する構成としてもよい。
【０１０１】
この構成によれば、温度センサ内のメモリに測定結果の温度や温度の履歴を記録するので、商品輸送や保管に際して温度管理を行うのに適している。
ここで、前記温度センサは、さらにメモリと通信手段とマイコンとを有し、前記メモリは、前記共振回路における共振周波数対温度特性をテーブルとして記憶し、前記マイコンは、通信手段を介して周波数を変化させながら電波を送受信することにより前記共振回路の共振周波数を特定し、テーブルを参照することにより当該共振周波数に対応する温度を特定する構成としてもよい。また、前記マイコンは、前記特定された温度をメモリに記録するようにしてもよい。また、前記マイコンは、前記共振周波数の特定および温度の特定を周期的に行い、特定された温度をメモリに履歴として記録するようにしてもよい。
【０１０２】
この構成によれば、外部の温度測定装置などから温度センサの共振周波数を検知する必要がなく、温度センサ自身が単体で温度測定することができる。また、外部からの操作を必要とすることなく、温度センサ自身が単体で温度を測定し、内部のメモリに履歴として保持することができる。
【０１０３】
また、本発明の温度測定装置は、温度に依存して共振周波数が変化する共振回路を備えた無線タグに対して電波を送受信することにより、前記共振回路の共振周波数を検知する検知手段と、検知された共振周波数に基づいて無線タグの温度を特定する特定手段とを備える。
【０１０４】
この構成によれば、無線タグを温度センサとして温度を測定することができ、例えば、無線タグを用いた商品管理・物流管理、製造業の容器・パレット管理等を履歴として管理する場合において、温度をも管理対象とすることができるという効果がある。
【０１０５】
ここで、前記温度測定装置は、さらに前記無線タグが特定温度にあるときユーザ入力された当該特定温度の値に従って、前記テーブルを補正するようにしてもよい。
【０１０６】
この構成によれば、温度測定の精度を劣化させることなく、測定温度の信頼性を高めることができる。
ここで、前記温度測定装置は、さらに検知手段及び特定手段により周期的に温度を特定させるよう制御する制御手段と、周期的に特定された温度を履歴としてメモリに記録する記録手段とを備える構成としてもよい。
【０１０７】
この構成によれば、温度測定装置内のメモリに温度履歴を記録するので、リアルタイムに温度履歴を管理・分析するのに適している。
また、前記温度測定装置は、さらに検知手段及び特定手段により周期的に温度を特定させるよう制御する制御手段と、周期的に特定された温度を無線タグに送信し、無線タグ内のメモリに温度を履歴として記録させる送信手段とを備える構成としてもよい。
【０１０８】
この構成によれば、温度センサ自身の内部メモリに温度履歴を記録するので、事後的に温度履歴を管理・分析するのに適している。
また、本発明の温度測定装置は、温度に依存して共振周波数が変化する共振回路を備えた無線タグに対して特定周波数の電波を送受信する送信手段と、当該送信電波の反射波の受信レベルに応じて前記無線タグの温度を判断する判別手段とを備える構成としてもよい。
【０１０９】
ここで、前記送信手段は、ユーザ入力された監視温度に対応する共振周波数を前記特定周波数とし、前記判別手段は、前記受信レベルがしきい値よりも小さい場合は、無線タグがほぼ監視温度にあると判断するようにしてよもよい。
【０１１０】
この構成によれば、周波数を変化させながら電波を送信するのではなく、監視温度に対応する特定周波数の電波を送信してその反射波の受信レベルを判断するので、電波送信から温度判断までを高速化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における温度測定システムを保冷箱に適用した場合の全体構成を示す図である。
【図２】温度センサの外観図である。
【図３】温度センサの分解斜視図である。
【図４】誘電体５５における比誘電率εｒの温度特性の一例を示す図である。
【図５】コンデンサＣにおける容量の温度特性を示す図である。
【図６】共振回路の共振周波数の温度特性を示す図である。
【図７】温度測定装置の外観構成を示す図である。
【図８】温度センサ及び温度測定装置の電気的構成を示す図である。
【図９】温度テーブルの一例を示す図である。
【図１０】マイコン部の制御による温度測定装置における各種の動作を示すフローチャートである。
【図１１】現在温度Ｔｃの測定処理を示すフローチャートである。
【図１２】（ａ）スイープされる周波数と受信レベルを示す図である。
（ｂ）現在温度と監視温度における周波数と受信レベルを示す図である。
【図１３】別の監視モード処理を示すフローチャートである。
【図１４】監視温度に対応する周波数と受信レベルを示す図である。
【図１５】下面にファスナーを上面に熱伝導性の高い材料でできた吸熱板を有する温度センサの外観図である。
【図１６】実施の形態２における温度センサの外観を示す図である。
【図１７】温度センサの機能的な構成を示すブロック図である。
【図１８】温度センサと温度測定装置とで送受信される各種信号波形を示す図である。
【図１９】温度測定装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図２０】マイコン部の制御により、温度センサ内部に温度履歴を記録させる処理を示すシーケンス図である。
【図２１】マイコン部の制御により、温度センサ７０に記録された温度履歴を温度測定装置に送信させる処理を示すシーケンス図である。
【図２２】実施の形態３において温度測定テムを複数の保冷箱に適用した場合の全体構成を示す図である。
【図２３】複数の温度センサの受信レベルと共振周波数を示す図である。
【図２４】複数の温度センサの共振周波数対温度特性の一例を示す。
【図２５】（ａ）温度センサの機械的構成の斜視図を示す図である。
（ｂ）温度センサの電気的構成の回路図を示すである。
【符号の説明】
１０　　温度測定装置
１１　　止め具
２０　　入出力部
２１　　操作部
２１ａ　測定ボタン
２１ｂ　監視ボタン
２１ｃ　履歴ボタン
２１ｄ　補正ボタン
２１ｅ　セットボタン
２１ｆ　リセットボタン
２２　　ＬＣＤ部
２３　　スピーカ
２４　　バイブモータ
２５　　アンテナ
２６　　レベルコンバータ
３０　　コントロール部
３０　　約マイナス
３１　　マイコン部
３２　　Ｄ／Ａ変換部
３３　　ＶＣＯ
３４　　復調部
３５　　Ａ／Ｄ変換部
３６　　不揮発性メモリ
３６ａ　温度テーブル
３６ａ　場合温度テーブル
３６ｂ　履歴テーブル
４０　　アンテナ部
４１　　増幅器
４２　　送信用アンテナコイル
４３　　受信用アンテナコイル
４４　　増幅器
５０　　温度センサ
５１　　被覆部材
５１，５７　被覆部材
５２　　電極
５２，５６　電極
５３　　アンテナコイル
５３ａ　一方端
５３ｂ　接続端子
５３ｂ，５６ｂ　両接続端子
５４　　基材
５４ａ　窓
５５　　誘電体
５６　　電極
５６ｂ　接続端子
５９ａ　ループ材
５９ｂ　フック材
６０　　ＩＣチップ
６１　　立方体
６２　　球体
７０　　温度センサ
７０ａ〜７０ｃ　温度センサ
７１　　電力生成部
７２　　クロック再生部
７３　　復調部
７４　　変調部
７５　　マイコン部
７６　　メモリ
８０　　温度測定装置
８１　　コントロール部
８２　　変調部
８３　　復調部
【図２６】（ａ）３次元アンテナコイルの一例を示す図である。
（ｂ）３次元アンテナコイルの他の例を示す図である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a temperature sensor, a temperature measurement device, a temperature measurement system, and a program to which a wireless tag is applied.
[0002]
[Prior art]
In recent years, wireless tags have attracted attention as a new technical field. The main fields in which wireless tags are introduced include a history management field, an ID management field, and a theft prevention field. The history management field manages history information of people and goods in chronological order, and is expected to be applied to merchandise management / distribution management in the retail business, container / pallet management in the manufacturing business, and the like. The ID management is used for identifying a person or an object based on the ID information, for location management, and the like, and is expected to be applied to identification of air baggage, entry / exit management, and tracking, and the like. In the theft prevention field, application to car keys, products, museums, and the like is expected.
[0003]
The wireless tag has a multi-read function that can collectively process a plurality of pieces of information as compared with a conventional barcode, and has a large data capacity, so that it is possible to integrally manage a product and accompanying information, thereby realizing highly accurate product management. Based on these points, it is considered that the history management field and the ID management field, which have high added value of the system, will be developed.
The following documents relate to these conventional techniques.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-09-094248
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a temperature sensor, a temperature measuring device, and a temperature measuring system as a new application of the wireless tag.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The temperature sensor of the present invention is configured as a wireless tag having a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on temperature. Further, the temperature measuring device of the present invention transmits and receives radio waves to and from the wireless tag, thereby detecting means for detecting a resonance frequency of the resonance circuit, and specifying a temperature of the wireless tag based on the detected resonance frequency. Specific means for performing the operation.
[0007]
According to this configuration, the temperature measurement device wirelessly specifies the resonance frequency of the resonance circuit, and specifies the temperature of the wireless tag based on the resonance frequency, so that the temperature can be measured. It can be a temperature sensor.
[0008]
Here, the resonance circuit may include a coil and a capacitor, and may include a material having a dielectric constant that changes according to a temperature change between electrodes of the capacitor.
Further, the material may be made of a ferroelectric material. For example, the material can be any of (a) barium titanate, (b) a compound of barium, cadmium and titanium oxide, and (c) a compound of calcium, bismuth and tantalum.
[0009]
According to this configuration, since the resonance circuit is formed of a passive circuit including a coil and a capacitor, it is possible to reduce the size and cost. Further, depending on the type of the ferroelectric material, various frequency vs. temperature characteristics suitable for the use of the temperature sensor or the range of the measurement temperature can be easily realized.
[0010]
Further, the above-described temperature measuring device may further include a correction unit that corrects the table according to a value of the specific temperature input by the user when the wireless tag is at a specific temperature.
[0011]
According to this configuration, the reliability of the measured temperature can be increased without deteriorating the accuracy of the temperature measurement.
Here, the temperature measurement device further includes a control unit that controls the temperature to be periodically specified by the detection unit and the specification unit, and a recording unit that records the periodically specified temperature as a history in a memory. It may be.
[0012]
According to this configuration, since the temperature history is recorded in the memory in the temperature measuring device, it is suitable for managing the temperature history in real time.
The temperature measuring device further includes a control unit that controls the temperature to be periodically specified by the detecting unit and the specifying unit, and transmits the periodically specified temperature to the wireless tag, and stores the temperature in a memory in the wireless tag. And a transmission unit for recording as a history.
[0013]
According to this configuration, since the temperature history is recorded in the internal memory of the temperature sensor itself, it is suitable for managing the temperature history ex post facto.
Further, the temperature measuring device of the present invention includes a transmitting means for transmitting / receiving a radio wave of a specific frequency to / from a wireless tag provided with a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on temperature, and a reception level of a reflected wave of the transmitted radio wave. And determining means for determining the temperature of the wireless tag in accordance with
[0014]
Here, the transmitting unit sets the resonance frequency corresponding to the monitoring temperature input by the user as the specific frequency, and the determining unit determines that the wireless tag almost reaches the monitoring temperature when the reception level is smaller than a threshold value. You may judge that there is.
[0015]
According to this configuration, instead of transmitting a radio wave while changing the frequency, a radio wave of a specific frequency corresponding to the monitored temperature is transmitted and the reception level of the reflected wave is determined. Response time can be made faster.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration when the temperature measurement system 1 according to Embodiment 1 is applied to a cool box or a warm box.
As shown in the figure, the temperature measuring system 1 is composed of a temperature measuring device 10 and a temperature sensor 50, and comprises a main body 5 and a lid 6, and a temperature is placed on the back side of the lid 6 with respect to a cold box 4 having a cooling and heat retaining action. The sensor 50 is attached. In the cool box 4, for example, drinking water such as beer and juice, fresh food such as vegetables, meat and fish to be kept cool, frozen food, warm lunch, hot noodles and fresh pizza should be kept warm. Stores food items.
[0017]
The temperature sensor 50 is a wireless tag including a resonance circuit including an antenna coil L and a capacitor C connected in parallel to the antenna coil L, and has a configuration in which a resonance frequency changes depending on temperature. .
[0018]
The temperature measuring device 10 emits a radio wave for measuring the temperature to the temperature sensor 50, causes the resonance circuit of the temperature sensor 50 to resonate in a non-contact manner by electromagnetic induction by the radio wave, and the temperature sensor 50 is resonated by the value of the resonance frequency. Measure the temperature.
[0019]
FIG. 2 is an external view of the temperature sensor 50 shown in FIG. As shown in the figure, the temperature sensor 50 includes a base member 54 on which the antenna coil L and the capacitor C are formed, and a pair of covering members 51 and 57 attached to the lower and upper surfaces of the base member 54, respectively. Prepare. The base material 54 and the covering members 51 and 57 are formed of a thin sheet material having electrical insulation properties, and are formed in the same rectangular shape. At least one of the covering members 51 and 57 is made of a material having good heat conductivity, and it is desirable to increase the heat conductivity from the outside to the internal capacitor C.
[0020]
FIG. 3 is an exploded perspective view of the temperature sensor 50 shown in FIGS.
As shown in FIG. 3, the temperature sensor 50 includes an antenna coil 53 (antenna coil L) attached to the lower surface of the base member 54, in addition to the base member 54 and the covering members 51 and 57, and a pair of electrodes. 52 and 56, and a dielectric 55 interposed between the electrodes 52 and 56. A rectangular window 54a is provided substantially at the center of the base 54, and a cutout 54b is formed at one corner of the base 54.
[0021]
The pair of electrodes 52 and 56 are formed to have substantially the same size as the window 54a, and are disposed on the lower surface side and the upper surface side of the base material 54, respectively. The pair of electrodes 52 and 56 and the dielectric 55 constitute a capacitor C. Like the electrodes 52 and 56, the dielectric 55 is formed to have substantially the same size as the window 54a and a substantially constant thickness, and has a characteristic that the dielectric constant changes according to the temperature. As a material of the dielectric 55, a so-called perovskite compound having a property of changing a dielectric constant depending on temperature is used. For example, barium titanate shown in (Chem. 1), a compound of barium, cadmium and titanium oxide shown in (Chem. 2), a compound of calcium, bismuth and tantalum shown in (Chem. 3), and titanium shown in (Chem. 4) A ferroelectric material (or ferroelectric ceramic) such as a compound of strontium strontium and strontium niobate can be used. X in the chemical formula indicates a mixing ratio. Since the dielectric constant of the dielectric 55 changes depending on the temperature, the capacitance of the capacitor C also changes depending on the temperature.
[0022]
Embedded image
Figure 2004144683
[0023]
Embedded image
Figure 2004144683
[0024]
Embedded image
Figure 2004144683
[0025]
Embedded image
Figure 2004144683
[0026]
The antenna coil 53 is formed by winding one strip wire a plurality of times. One end 53 a of antenna coil 53 is electrically connected to electrode 52. The other end of the antenna coil 53 is electrically connected to a connection terminal 53b provided at a position corresponding to the notch 54b. On the other hand, the electrode 56 is electrically connected to a connection terminal 56b provided on a plate corresponding to the notch 54b. The two connection terminals 53b and 56b are electrically connected at the position of the notch 54b by caulking or pressing. As a result, the capacitor C is connected in parallel to the antenna coil 53, and a resonance circuit is formed by the two. In this resonance circuit, since the capacitance of the capacitor C changes according to the temperature, the resonance frequency also changes according to the temperature. therefore. Radio waves are emitted from the temperature measuring device 10 to detect a resonance frequency of the temperature sensor 50, and a temperature corresponding to the resonance frequency is specified.
[0027]
FIG. 4 is a diagram showing the temperature characteristics of the relative permittivity εr of the dielectric 55 formed of the material shown in (Chemical Formula 2). In the figure, the relative permittivity εr when the mixing ratio x is 0.025 is, for example, about 9300 at 0 degree, about 6000 at 30 degree, about 1200 at 90 degree, and about 900 at 120 degree. It can be seen that it changes.
[0028]
FIG. 5 is a diagram showing the temperature characteristics of the capacitance of the capacitor C having the temperature characteristics of FIG. 4 (mixing ratio x = 0.025). However, the electrodes 52 and 56 of the capacitor C are 2 mm square and the distance between the electrodes is 0.5 mm. In the figure, the capacitance of the capacitor C is, for example, 659 pF at a temperature of 0 degree, 602 pF at 30 degrees, 85 pF at 90 degrees, and 64 pF at 120 degrees.
[0029]
FIG. 6 is a diagram illustrating a temperature characteristic of a resonance frequency of a resonance circuit including the antenna coil L and the capacitor C of the temperature sensor 50. However, the inductance of the antenna coil L is set to 0.04 μH. In the figure, the resonance frequency is, for example, 31.6 MHz at 0 degree, 38.6 MHz at 30 degree, 86.3 MHz at 90 degree, and 99.7 MHz at 120 degree.
[0030]
FIG. 7 is a diagram showing an external configuration of the temperature measuring device 10 shown in FIG.
On the surface of the body of the temperature measuring device 10, a stopper 11, an operation unit 21 including a plurality of buttons, an LCD unit 22 for displaying an operation menu, a measured temperature, a warning, and the like, and a warning or the like by sound. A speaker 23 for notification and an antenna 25 for wirelessly transmitting and receiving data to a host or the like (not shown) are provided.
[0031]
The operation unit 21 includes, for example, a measurement button 21a for instructing temperature measurement, a monitoring button 21b for monitoring temperature and instructing to warn when a specific temperature is reached, A history button 21c for instructing recording of a temperature, a correction button 21d for correcting a measured temperature, a set button 21e for setting a temperature such as a monitoring temperature and a correction temperature, a reset button 21f for resetting, and the like. Is done.
[0032]
FIG. 8 is a diagram showing an electrical configuration of the temperature sensor 50 and the temperature measuring device 10.
The temperature sensor 50 is a wireless tag having an LC resonance circuit including an antenna coil L and a capacitor C whose capacity changes depending on the temperature, with each part shown in FIG.
[0033]
The temperature measuring device 10 is roughly divided into an input / output unit 20, a control unit 30, and an antenna unit 40.
The input / output unit 20 includes an operation unit 21, an LCD unit 22, a speaker 23 for notifying the completion of the measurement by sound, a vibrator motor 24 for notifying the completion of the measurement by vibration, and history information of the measured temperature and other data. An antenna 25 for wirelessly transmitting / receiving commands and commands to / from a host computer (not shown) and a level converter 26 for transmitting / receiving data to / from the host computer.
[0034]
The control unit 30 has a ROM in which a program is stored in advance, a memory for temporarily storing data such as a button type operated by the operation unit 21, a memory for providing a work area when the program is executed, and time measurement. A microcomputer unit 31 composed of one chip including a timer, a CPU for executing a program, and the like, a D / A conversion unit 32, and a VCO (Voltage-Controlled Oscillator) that is an oscillator that outputs a high-frequency signal having an oscillation frequency according to an applied voltage ) 33, a demodulation unit 34 for demodulating radio waves received by the antenna unit 40, an A / D conversion unit 35, a temperature table 36a indicating frequency versus temperature characteristics of the temperature sensor 50, and a temperature history. And a non-volatile memory 36 for storing the history table 36b and the like.
[0035]
The antenna unit 40 includes an amplifier 41 for amplifying a signal output from the VCO 33, a transmitting antenna coil 42 for emitting a signal amplified by the amplifier 41, a receiving antenna coil 43 for receiving a radio wave from the temperature sensor 50, And an amplifier 44 for amplifying the electric signal received by the receiving antenna coil 43.
[0036]
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the temperature table 36a. This drawing is created based on the frequency versus temperature characteristics shown in FIG. 6, is stored at the time of factory shipment, and is appropriately corrected by the user. In the figure, the temperature intervals are irregular for convenience, but may be once or less. Note that, instead of the temperature table 36a, a table indicating the correspondence between the digital value of the input voltage of the VCO 33 (that is, the input data of the D / A converter 32) and the temperature may be used.
[0037]
FIG. 10 is a flowchart showing various operations in the temperature measuring device 10 that measures temperature under the control of the microcomputer unit 31 shown in FIG. In FIG. 10, steps S102, S104, S109, and S114 are the same subroutine.
[0038]
First, the microcomputer unit 31 receives an operation for designating an operation mode from the user via the operation unit 21 and determines which operation mode is selected (S101). The operation modes include (A) a measurement mode for measuring the temperature at that time, (B) a history mode for periodically measuring the temperature and accumulating the measured temperature as a history, and (C) whether the specified temperature has been reached. And (D) a correction mode for correcting an error in the measured temperature.
[0039]
(A) When the operation of starting the measurement mode is performed, the microcomputer unit 31 measures the current temperature Tc of the temperature sensor 50 (S102), and displays the measured temperature Tc on the LCD unit 22 (S103).
[0040]
The measurement process of the current temperature Tc is performed according to a subroutine shown in FIG. In the figure, the microcomputer 31 sweeps the frequency of the detected radio wave emitted from the transmitting antenna coil 42 by gradually changing the voltage applied to the VCO 33 via the D / A converter 32 (S120). The frequency at which the reception level of the radio wave received by the receiving antenna coil 43 is lowest is specified (S121, see FIG. 12A), and the temperature corresponding to the specified frequency is read out from the temperature table 36a to obtain the current value. (T122). Here, the sweep of the transmission frequency is performed, for example, by gradually increasing the digital value output from the microcomputer unit 31 within the frequency range of the temperature table 36a, thereby gradually increasing the voltage input to the VCO 33 and outputting the voltage from the VCO 33. This is done by gradually increasing the frequency of the signal. When the frequency is swept in this manner, the reception level of the radio wave received by the receiving antenna coil 43 rapidly decreases from a constant value slightly before the resonance frequency of the temperature sensor 50 (see FIG. 12A). It reaches a minimum at the resonance frequency, above which it rapidly increases again and returns to a constant value. That is, a dip occurs. Therefore, the resonance frequency can be easily specified from the digital value output from the microcomputer unit 31 at the time of receiving the dip, and the current temperature Tc can be specified based on the temperature table 36a.
[0041]
Furthermore, the temperature measurement device 10 notifies the user of the current temperature Tc in the measurement mode. Since the measurement of the current temperature is performed in a non-contact manner, the temperature rise (or decrease) caused by the user opening the lid 6 of the cool box 4 and mixing with the outside air needlessly occurs, and the current temperature inside the cool box 4 can be reduced. The temperature Tc can be known. For example, if the contents of the cool box 4 are beer, it is possible to know whether or not it is at a temperature for drinking deliciously, and if it is a pizza, it is possible to know whether or not the cheese is at a suitable temperature for eating deliciously in a state where it seems to melt.
[0042]
Note that the user may be notified of the completion of the measurement by the speaker 23 and the vibrator motor 24 simultaneously with the display of the measured temperature on the LCD unit 22.
When the temperature sensor 50 has the temperature characteristic shown in FIG. 6, two temperatures are specified for one resonance frequency at a boundary of about 7 degrees in a range of about minus 30 degrees to about 33 degrees. Is done. In this case, the temperature measurement device 10 displays two temperatures. It is up to the user to decide which is correct. Alternatively, it is desirable to use the temperature sensor 50 and the temperature measurement device 10 having temperature characteristics corresponding to the temperature range of the measurement target.
[0043]
(B) When the operation of starting the history mode is performed, the microcomputer unit 31 measures the current temperature Tc of the temperature sensor 50 (S104), and records the measured temperature in the history of the nonvolatile memory 36 together with accompanying data such as date and time. It is recorded (appended) in the table 36b (S105), and it is determined whether or not a certain time (here, 3 minutes) has elapsed (S106). When it is determined that the time has elapsed, the process returns to S104, and the above measurement and the above additional writing are performed in the same manner. As described above, in the history mode, temperature information is recorded in the history table 36b as a history of the measurement at regular intervals together with the accompanying information.
[0044]
As an application example of the history mode, a temperature history can be used as a part of a transport record or a storage record in delivery of fresh food or frozen food.
If a general wireless tag is used in addition to the temperature sensor 50, temperature management based on temperature history can be performed in combination with product management / distribution management, container / pallet management in the manufacturing industry, and the like.
[0045]
Further, as another application example of the history mode, when the temperature sensor 50 is attached to an instrument such as a test tube for a chemical experiment, a temperature history is taken when performing an experiment of a chemical reaction involving heat generation in the container. This is useful for calculating the calorific value and the reaction speed.
[0046]
(C) When the operation of starting the monitoring mode is performed, the microcomputer unit 31 first receives an operation of setting an arbitrary temperature by the user, holds the received temperature internally as the monitoring temperature Tt (S107), and keeps it for a predetermined time. It is determined whether (one minute in this case) has elapsed (S108). When one minute has elapsed, the microcomputer unit 31 measures the current temperature Tc (S109), calculates a difference ΔT between the measured temperature Tc and the held monitoring temperature Tt (S110), and calculates the difference ΔT. It is determined whether or not the absolute value is smaller than the threshold value T1 (S111). Here, the threshold value is a predetermined value, for example, 0.5 degrees.
[0047]
Further, when the absolute value of the difference ΔT is smaller than the threshold value (S111: yes), the microcomputer unit 31 determines that the current temperature Tc has reached the monitoring temperature Tt, A warning is given by vibration of the vibrating motor 24, wireless communication from the antenna 25 to the host, or the like (S112). When the absolute value of the difference ΔT is not smaller than the threshold value (S111: no), the microcomputer unit 31 determines that the current temperature has not yet reached the monitored temperature (see FIG. 12B). And returns to step S108.
[0048]
As described above, in the monitoring mode, when the temperature reaches the monitoring temperature arbitrarily set by the user, the temperature measurement device 10 warns the user.
As an application example of the monitoring mode, in a case where the cool box 4 contains beer, if a temperature deviating from an appropriate temperature at which the user can drink deliciously is set as the monitor temperature Tt, a cool agent such as ice is stored in the cool box 4 after a warning. It can be replenished and kept at the proper temperature again.
[0049]
Further, as another application example of the monitoring mode, when the temperature sensor 50 is attached to a sake for hot sake of sake, the monitoring temperature is 30 to 35 ° C. for sunflower, 35 to 40 ° C. for human skin, and lukewarm. If the user has set the temperature to 40-45 ° C, 45-50 ° C for hot sake, 50-55 ° C for hot sake, or 55 ° C for hot sake, if the user reaches the monitoring temperature, You will be warned. Since the value of the monitoring temperature is optional for the user, it is possible to put hot water suitable for the user's preference.
[0050]
(D) When the operation of starting the correction mode is performed, the microcomputer unit 31 first receives an operation of inputting the actual temperature Ta of the temperature sensor 50 by the user, and internally holds the received temperature as the monitored temperature Tt ( S113). For example, the user sets the temperature sensor 50 to a known temperature, and then inputs that temperature as the actual temperature Ta. Here, as the known temperature, for example, if the temperature sensor 50 is immersed in ice water or placed on ice, it can be corrected to 0 degrees, or if it is immersed in boiling water. , Can be corrected by 100 degrees.
[0051]
Next, the microcomputer unit 31 measures the current temperature Tc (S114), calculates a difference ΔT between the measured temperature Tc and the actual temperature Ta (S115), and the difference ΔT is larger than the threshold value T2. It is determined whether or not. Here, the threshold value T2 is a value that is allowable as an error and is a predetermined value.
[0052]
When the difference ΔT is equal to or smaller than the threshold value T2, that is, when the measured temperature Tc is within the allowable range of the error (S116: no), the microcomputer unit 31 ends the correction mode. In this case, the temperature table 36a does not need to be corrected.
[0053]
When the difference ΔT is larger than the threshold value T2, that is, when the difference ΔT exceeds the allowable range of the error (S117), the microcomputer unit 31 corrects the temperature table 36a (S118). In this case, the simplest method is to update the temperature value in each column of the temperature table 36a by subtracting ΔT.
[0054]
As described above, in the correction mode, the temperature table 36a is corrected to a more correct value even if the resonance frequency is deviated from the initial value due to repeated use of the temperature sensor 50, aging, and the like, and the error ΔT becomes unacceptable. The present temperature can be measured without deteriorating the accuracy.
[0055]
As described above, according to the temperature measurement system 1 in the first embodiment, the temperature of the measurement target to which the temperature sensor 50 is attached can be measured in a non-contact manner.
[0056]
The microcomputer unit 31 is different from the monitoring mode process (S107 to S112) shown in FIG. 11 in that the processing load on the microcomputer unit 31 is small, and another monitoring mode shown in FIG. May be performed. In FIG. 13, after receiving the monitoring temperature Tt (S130), the microcomputer unit 31 determines the frequency corresponding to the monitoring temperature Tt by referring to the temperature table 36a (S131), and a certain time (here, one minute) elapses. Each time the transmission is performed, the radio wave is transmitted at the frequency via the D / A conversion unit 32, the VCO 33, and the antenna unit 40 (S133), and transmitted via the antenna unit 40, the demodulation unit 34, and the A / D conversion unit 35. The reception level at that time is measured (S134), and if the reception level is equal to or lower than the threshold value V1 (S135: yes), a warning is issued (S136). This is because when the temperature of the temperature sensor 50 is different from the monitored temperature Tt, the reception level is relatively large (see the dashed line and the broken line in FIG. 14), and when the temperature sensor 50 reaches the monitored temperature Tt. The fact that the reception level is minimized (see the solid line in FIG. 14) is used. The threshold value V1 may be a value slightly larger than the minimum reception level in FIG.
[0057]
As described above, in the monitoring mode process of FIG. 13, the frequency sweep in FIG. 11 is unnecessary, and the radio wave is transmitted at one frequency corresponding to the monitoring temperature Tt, so that the process (S133 to S135) every fixed time is not performed. It can be greatly reduced. Therefore, the monitoring mode processing of FIG. 13 is more suitable when the temperature change of the measurement target is fast.
[0058]
In the history mode, a start condition and an end condition for taking a history may be set. For example, the start condition or the end condition may be that the time set by the user has come, and that the temperature or the temperature range has been set by the user.
[0059]
Further, in S105 of FIG. 10, a condition for adding a history may be set. For example, additional recording may be performed in the history only when the measured temperature Tc is within (or out of) the temperature range set by the user in advance.
[0060]
In the history mode, a warning in the monitoring mode may be issued (called a composite mode). In that case, the configuration may be such that steps S110 to S112 in FIG. 10 are added immediately after S105.
[0061]
Further, as shown in FIG. 15, the temperature sensor 50 has one surface of the fastener (for example, a loop material 59a) adhered to the lower surface of the covering member 51, and the other side of the fastener (the back side of the lid 6) is attached to the mounting position (the back side of the lid 6). For example, a configuration may be adopted in which the hook material 59b) is attached and the temperature sensor 50 can be easily attached and detached.
Further, as shown in FIG. 15, a configuration may be adopted in which a heat absorbing plate made of a material having high thermal conductivity is provided so that the ambient temperature can be easily reflected.
[0062]
(Embodiment 2)
Although the temperature sensor 50 according to the first embodiment is a passive element, the present embodiment describes a configuration in which the temperature sensor itself records a temperature history as a wireless tag inside.
FIG. 16 is a diagram illustrating an appearance of a temperature sensor 70 according to the second embodiment. The temperature sensor 70 shown in the figure is a wireless tag to which an IC chip 60 is added, as compared with the temperature sensor 50 shown in FIG.
[0063]
FIG. 17 is a block diagram illustrating a functional configuration of the temperature sensor 70. As shown in the figure, the temperature sensor 70 includes an antenna coil L, a capacitor C, and an IC chip 60. The antenna coil L and the capacitor C have the same configuration as in FIG. The IC chip 60 includes a power generation unit 71, a clock reproduction unit 72, a demodulation unit 73, a modulation unit 74, a microcomputer unit 75, and a memory 76, and is configured to wirelessly receive power from the outside and transmit and receive data. I have.
[0064]
The power generation unit 71 generates an induced power by an electromagnetic induction method or an electromagnetic coupling method while receiving a power carrier wave from the external temperature measuring device 80 via the antenna unit (the antenna coil L and the capacitor C). Thus, DC power is supplied to the inside of the IC chip 60. Therefore, the power generation unit 71 includes a diode that internally rectifies the induced power, a capacitor that smoothes the voltage of the rectified induced power or stores DC power, and a regulator that stabilizes the voltage to a constant value (Vcc). Prepare. Here, the power carrier radio wave is a high-frequency signal such as the power carrier A and the ASK modulated wave B shown in FIG.
[0065]
The clock recovery unit 72 recovers a clock signal from the received power carrier and supplies the clock signal to the microcomputer unit 75.
The demodulation unit 73 extracts data by demodulating a high-frequency signal received via the antenna unit. For example, an ASK modulated wave B as shown in FIG. 18 is demodulated and the result is output to the microcomputer unit 75 as data C.
[0066]
The modulator 74 modulates a high-frequency signal based on data input from the microcomputer 75. For example, the data D shown in FIG.
The microcomputer unit 75 interprets the data C demodulated by the demodulation unit 73 and, if the command is an interpretation result command, executes a response or a process corresponding to the command. The commands include a write command instructing to write received data into the memory 76, a read command instructing to read data from the memory 76 and transmit the data via the modulator 74 and the antenna.
[0067]
The memory 76 is a non-volatile memory that does not disappear even when power is not supplied by the power generation unit 71.
FIG. 19 is a block diagram showing a functional configuration of temperature measuring device 80 in the present embodiment. 8 is different from the temperature measurement device 10 shown in FIG. 8 in that a control unit 81 is provided instead of the control unit 30. Is transmitted and received. Hereinafter, the description of the same components will be omitted, and different components will be mainly described.
[0068]
The control unit 81 is different from the control unit 30 in that a modulation unit 82 is newly added and a demodulation unit 83 is provided instead of the demodulation unit 34. Also, the programs stored in the ROM in the microcomputer unit 31 are different.
[0069]
The modulator 82 modulates the high-frequency signal from the VCO 33 based on the data C from the microcomputer 31 and outputs the modulated signal to the antenna 40. Here, it is assumed that the modulator 82 performs the ASK modulation shown in FIG. If the modulating unit 82 operates without modulation, the power carrier A shown in FIG. 18 is transmitted. Similarly, no modulation is performed in the frequency sweep.
[0070]
The demodulation unit 83 demodulates a radio wave received from the temperature sensor 70 via the antenna unit 40. Here, it is assumed that BPSK demodulation is performed.
By executing the program stored in the ROM, the microcomputer unit 31 performs the following functions in addition to the functions of the first embodiment: (1) processing for recording the measured temperature as history information inside the temperature sensor 70; A process of reading the temperature history recorded in the sensor 70 is performed.
(1) Processing for Recording History Information Inside Temperature Sensor 70
FIG. 20 is a sequence diagram showing a process of recording a temperature history inside the temperature sensor 70 under the control of the microcomputer unit 31.
[0071]
The process in FIG. 14 starts and ends according to a user operation. In response to the start operation, the microcomputer unit 31 in the temperature measuring device 80 first measures the current temperature Tc of the temperature sensor 70 (S190). In the measurement of the current temperature Tc, the microcomputer unit 31 performs a frequency sweep (S191) to determine a frequency at which the reception level is the minimum, and determines the temperature based on the frequency, similarly to the processing of FIG. 11 described in the first embodiment. The current temperature is obtained from the table 36a.
[0072]
Next, the microcomputer unit 31 performs a process of transmitting the measured current temperature Tc to the temperature sensor 70 as temperature information (S192). Specifically, the microcomputer unit 31 starts transmission of the power carrier (S193), and after the power is supplied to the temperature sensor 70, transmits a write command via the modulation unit 82 and the antenna unit 40. (S194) Then, temperature information (current temperature Tc, date and time, etc.) is transmitted (S195), and transmission of the power carrier is stopped after a predetermined time has elapsed (S196). Here, the predetermined time refers to a time sufficient for completing the memory write operation inside the temperature sensor 70. Also, the command and data (temperature information) are transmitted as ASK-modulated serial data, and the ASK-modulated wave at the time of this transmission also functions as a power carrier, so that the temperature sensor 70 is in a power-supplied state.
[0073]
Further, the microcomputer unit 31 in the temperature measuring device 80 performs the above-described current temperature Tc measurement and the temperature information transmission process when a predetermined time (10 minutes in the figure) has elapsed (S200). Thereby, the temperature information at regular time intervals (10 minutes) is transmitted to the temperature sensor 70.
[0074]
On the other hand, in the temperature sensor 70, the microcomputer unit 75 receives the command after the power is supplied (S197). Since the command is interpreted as a write command, the microcomputer unit 75 continuously receives data (S198). The temperature information is recorded (added) as a history in the memory 76 (S199). Since the additional writing to the memory 76 is repeated at the above-described fixed time interval, the temperature information is accumulated in the memory 76 as a history.
(2) Processing for reading temperature history recorded inside temperature sensor 70
FIG. 21 is a sequence diagram showing a process of transmitting the temperature history recorded inside the temperature sensor 70 to the temperature measuring device 80 under the control of the microcomputer unit 31.
[0075]
The process in FIG. 11 also starts and ends according to a user operation. In response to the start operation, the microcomputer unit 31 in the temperature measuring device 80 performs a temperature history reading process (S201). Specifically, the microcomputer unit 31 starts transmission of the power carrier signal A (see FIG. 18) (S202), and sets the temperature sensor 70 to a state where power is supplied. Then, a read command is transmitted (S203), the temperature history transmitted from the temperature sensor 70 is received (S204), and after the reception is completed, the transmission of the power carrier signal is stopped (S205). Thus, the temperature history stored in the temperature sensor 70 is transferred to the temperature measuring device 80. The transferred temperature history is further wirelessly transmitted from the temperature measurement device 80 to an external host computer via the antenna 25, and is used for, for example, transport management of a temperature measurement target.
[0076]
As described above, according to the temperature measurement system 2 of the present embodiment, the temperature history can be recorded in the internal memory of the temperature sensor 70 itself, and the temperature history can be transferred to the temperature measurement device 80. .
[0077]
In addition, in addition to the temperature history, the ID (product ID) of the temperature measurement target and the entry / exit history (transportation history) may be recorded as additional information in the memory 76 in the temperature sensor 70.
[0078]
Further, the command from the temperature measuring device 80 to the temperature sensor 70 is not limited to the above-described write command and read command, but may be a reset command, a memory clear command, or the like.
[0079]
Further, prior to the transmission or reception of a command or data between the temperature measuring device 80 and the temperature sensor 70 in FIGS. 20 and 21, the authentication sequence may be configured to perform a one-way or two-way authentication sequence.
[0080]
Further, a configuration may be adopted in which encrypted data is transmitted and received. In this way, when the temperature sensor 70 is used as a wireless tag, items relating to trade secrets can also be safely recorded.
[0081]
Further, in the present embodiment, the temperature of temperature sensor 70 is measured by the frequency sweep from temperature measuring device 80, but temperature sensor 70 itself may be configured to measure the temperature by the frequency sweep. As a configuration example in that case, in addition to the configuration of FIG. 7, a power supply unit such as a button battery or a solar cell, a transmission antenna for transmitting a radio wave by performing a frequency sweep after the modulation unit 74, and The temperature table shown in FIG. 11 may be added so that the microcomputer section 75 performs the temperature measurement processing shown in FIG. At this time, the microcomputer unit 75 may specify the resonance frequency at the time when the induced current in the resonance circuit becomes the maximum, instead of specifying the resonance frequency with the frequency with the lowest reception level. Alternatively, a control circuit may be provided which detects the resonance frequency of the resonance circuit at the time when the induced current becomes maximum, and specifies the temperature based on the detected resonance frequency.
[0082]
(Embodiment 3)
FIG. 22 is a diagram illustrating an overall configuration when the temperature measurement item according to Embodiment 3 of the present invention is applied to a plurality of cool boxes. The temperature measurement system shown in FIG. 1 includes temperature sensors 70a to 70c and a temperature measurement device 80, and the temperature sensors 70a to 70c are respectively attached inside the cool box.
[0083]
The temperature sensors 70a to 70c are the same as the temperature sensor 70 described in the second embodiment, but have different resonance frequency temperature characteristics. That is, the temperature sensors 70a to 70c are configured to have different resonance frequencies even at the same temperature. For example, as shown by the solid line in FIG. 23, when the temperatures are the same, the resonance frequencies of the temperature sensors 70a to 70c are f1, f2, and f3, respectively. Further, the temperature sensors 70a to 70c have a temperature characteristic such that the range of the resonance frequency within the temperature range used does not overlap. FIG. 24 shows an example of the resonance frequency versus temperature characteristics of the temperature sensors 70a to 70c. In the figure, the temperature sensors 70a to 70c have a resonance frequency range of about 35 to 48 MHz, about 49 to 63 MHz, and about 64 to 78 MHz in a temperature range of 0 to 30 degrees. The difference in the temperature characteristics includes the difference in the area of the capacitor C, the distance between the electrodes, the characteristic of the dielectric 55 (that is, the difference in capacitance), the difference in the number of turns and the diameter of the antenna coil L (that is, the inductance) in the temperature sensors 70a to 70c. ) Can be easily realized. Such a difference in temperature characteristics makes it possible to distinguish which of the temperature sensors 70a to 70c is resonating by one temperature measuring device 80.
[0084]
The temperature measuring device 80 is the same as that described in the second embodiment, except that the temperature table 36a stores a temperature table representing a resonance frequency vs. temperature characteristic as shown in FIG. And the temperature sensor is also distinguished.
[0085]
With such a configuration, the temperature measurement system according to the present embodiment controls the individual operations of the temperature sensors 70a to 70c in the measurement mode, the history mode, the warning mode, the correction mode, and the composite mode, similarly to the first embodiment. In addition, it supports multiple history mode and multiple warning mode. The temperature measurement device 80 takes a plurality of temperature histories at the same time in the multiple history mode, monitors the temperature at the same time in the multiple warning mode, and monitors the temperature while taking a plurality of temperature histories at the multiple composite mode.
[0086]
In the multiple history mode, the data may be recorded in the non-volatile memory 36 in the temperature measuring device 80 or may be recorded in the memory 76 in each temperature sensor.
Further, it is preferable that an ID is assigned to each of the temperature sensors 70a to 70c, and that the communication between the temperature measuring device 80 and each temperature sensor is distinguished by the ID.
[0087]
(Embodiment 4)
In temperature sensor 50 according to the first embodiment, antenna coil 53 is formed planarly on one surface. In such a configuration, the maximum communication distance is obtained when the antenna surface of the temperature measurement device 10 and the tag surface formed by the antenna coil 53 are parallel. In other words, under a certain distance, the maximum electromagnetic induction occurs when the antenna surface and the tag surface are parallel, and there is direction dependency in the detection sensitivity. For this reason, if the tag is tilted, electromagnetic induction is reduced, and it may be difficult to specify the resonance frequency during temperature measurement.
[0088]
Therefore, in the temperature sensor according to the third embodiment, the above-described direction dependency is eliminated by forming the antenna coil three-dimensionally.
FIG. 25 is a diagram showing a configuration of a temperature sensor 50A according to the present embodiment. In particular, FIG. 25A is a perspective view of a mechanical configuration of the temperature sensor 50A, and FIG. Circuit diagrams of a typical configuration are shown. Here, since the main focus is on the description of the three-dimensional configuration of the antenna coil, illustration of the electrodes 52 and 56, the dielectric 55, and the like constituting the capacitor is omitted in FIG.
[0089]
The temperature sensor 50A is formed by forming antenna coils Lx to Lz on three adjacent surfaces of a cube 61 formed small, for example, several mm per side, and connecting the antenna coils Lx to Lz in series. ing. The cube 61 is formed of an insulator material.
[0090]
When the antenna surface of the temperature measurement device 10 is parallel to the surface formed by the antenna coil Lx, electromagnetic induction occurs most between the temperature measurement device 10 and the antenna coil Lx. When the antenna surface of the temperature measuring device 10 is parallel to the surface formed by the antenna coil Ly or the antenna coil Lz, the most electromagnetic induction occurs between the antenna coil Ly and the antenna coil Lz. On the other hand, when the antenna surface of the temperature measuring device 10 is inclined from the plane formed by the antenna coils Lx to Lz, electromagnetic induction occurs by adding the parallel components of the antenna coils Lx to Lz to the antenna surface. That is, under a certain distance, no matter what angle the antenna surface and the tag surface make, electromagnetic induction of almost the same value as when the antenna surface of the temperature measuring device 10 is parallel to an antenna coil always occurs. For this reason, the reduction of the electromagnetic induction and the direction dependency that occur in the case of the first embodiment are eliminated, and the resonance frequency can be reliably detected. Further, the antenna coil shown in the figure can be similarly applied to the temperature sensor 70 in the second and third embodiments.
[0091]
In the above embodiment, the antenna coils Lx to Lz are formed only on the three surfaces of the cube, however, antenna coils may be formed on the remaining three surfaces.
In the third embodiment, the three-dimensional antenna coil is formed by combining the antenna coils Lx to Lz formed on the plane, respectively. However, as shown in FIG. A three-dimensional antenna coil may be formed by forming one antenna coil L1. It goes without saying that a three-dimensional antenna coil may be formed by forming one antenna coil L1 on the convex surface. Even with such a simple antenna coil L1, substantially the same effects as those of the antenna coils Lx to Lz can be obtained.
[0092]
Further, as shown in FIG. 26B, antenna coils L2, L3, and L4 are formed on the surface of the sphere around the X, Y, and Z axes having the center of the sphere 62 as the origin of the three-dimensional orthogonal coordinates. The coils L2 to L4 may be connected in series.
[0093]
Also in this case, similarly to the case of the antenna coils Lx to Lz, the decrease in the electromagnetic induction that occurs in the first and second embodiments is eliminated, and the resonance frequency can be reliably detected.
[0094]
In each of the above embodiments, an example has been described in which the resonance circuit whose resonance frequency changes depending on temperature is realized by the capacitor C whose capacitance changes depending on temperature. May be configured to use a coil L whose inductance changes depending on the current. In such a case, the shape memory alloy may be used as the material, and a coil having a different spacing or diameter between the windings at a specific temperature and those at other temperatures may be used. Further, a resonance circuit may be configured by combining this coil with a capacitor C whose capacitance changes depending on temperature. In this case, the change of the resonance frequency at a specific temperature can be made steep.
[0095]
Needless to say, the flowcharts or sequence diagrams shown in FIGS. 10, 11, 13, 20, and 21 of each embodiment are implemented as programs in the microcomputer in the temperature measuring devices 10, 80 or the temperature sensor 70. . This program can be distributed and distributed through a recording medium such as a CD or a telecommunication line.
[0096]
【The invention's effect】
The temperature sensor of the present invention is configured as a wireless tag having a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on temperature.
According to this configuration, the temperature measurement device wirelessly specifies the resonance frequency of the resonance circuit, and specifies the temperature of the wireless tag based on the resonance frequency, so that the temperature can be measured. There is an effect that a temperature sensor can be used.
[0097]
Here, the resonance circuit may include a coil and a capacitor, and may include a material having a dielectric constant that changes according to a temperature change between electrodes of the capacitor.
According to this configuration, since the resonance circuit is formed of a passive circuit including a coil and a capacitor, there is an effect that the cost can be reduced and the size can be reduced.
[0098]
Further, the material may be made of a ferroelectric material. The material can be any of (a) barium titanate, (b) a compound of barium, cadmium, and titanium oxide, and (c) a compound of calcium, bismuth, and tantalum.
[0099]
According to this configuration, various frequency-temperature characteristics suitable for the use of the temperature sensor or the range of the measurement temperature can be easily realized depending on the type of the ferroelectric material.
Here, the temperature sensor may further include a memory, a communication unit, and a microcomputer, and the microcomputer may record the temperature information received via the communication unit in the memory.
[0100]
Further, the microcomputer may be configured to accumulate the temperature information as a history. Further, the microcomputer may be configured to read out the temperature information recorded in the memory in accordance with the command received via the communication unit and transmit the temperature information via the communication unit.
[0101]
According to this configuration, since the temperature of the measurement result and the history of the temperature are recorded in the memory in the temperature sensor, it is suitable for performing the temperature management during the transportation and storage of the product.
Here, the temperature sensor further includes a memory, a communication unit, and a microcomputer, wherein the memory stores a resonance frequency versus temperature characteristic in the resonance circuit as a table, and the microcomputer controls the frequency via the communication unit. A configuration may be adopted in which the resonance frequency of the resonance circuit is specified by transmitting and receiving radio waves while changing the temperature, and the temperature corresponding to the resonance frequency is specified by referring to the table. Further, the microcomputer may record the specified temperature in a memory. The microcomputer may periodically specify the resonance frequency and the temperature, and record the specified temperature as a history in a memory.
[0102]
According to this configuration, there is no need to detect the resonance frequency of the temperature sensor from an external temperature measuring device or the like, and the temperature sensor itself can measure the temperature alone. In addition, the temperature sensor itself can measure the temperature by itself and can store it as a history in an internal memory without requiring an external operation.
[0103]
Further, the temperature measuring device of the present invention is a detecting unit that detects a resonance frequency of the resonance circuit by transmitting and receiving radio waves to and from a wireless tag including a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on temperature, Specifying means for specifying the temperature of the wireless tag based on the detected resonance frequency.
[0104]
According to this configuration, it is possible to measure the temperature using the wireless tag as a temperature sensor.For example, when managing the product management / distribution management using the wireless tag, the container / pallet management in the manufacturing industry, etc. as a history, the temperature can be measured. Is also an object to be managed.
[0105]
Here, the temperature measurement device may further correct the table according to a value of the specific temperature input by the user when the wireless tag is at a specific temperature.
[0106]
According to this configuration, the reliability of the measured temperature can be increased without deteriorating the accuracy of the temperature measurement.
Here, the temperature measurement device further includes a control unit that controls the temperature to be periodically specified by the detection unit and the specification unit, and a recording unit that records the periodically specified temperature as a history in a memory. It may be.
[0107]
According to this configuration, since the temperature history is recorded in the memory in the temperature measurement device, it is suitable for managing and analyzing the temperature history in real time.
The temperature measuring device further includes a control unit that controls the temperature to be periodically specified by the detecting unit and the specifying unit, and transmits the periodically specified temperature to the wireless tag, and stores the temperature in a memory in the wireless tag. And a transmission unit for recording as a history.
[0108]
According to this configuration, since the temperature history is recorded in the internal memory of the temperature sensor itself, it is suitable for managing and analyzing the temperature history ex post facto.
Further, the temperature measuring device of the present invention includes a transmitting unit that transmits and receives a radio wave of a specific frequency to and from a wireless tag having a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on the temperature, and a reception level of a reflected wave of the transmitted radio wave. And determining means for determining the temperature of the wireless tag in accordance with
[0109]
Here, the transmitting unit sets the resonance frequency corresponding to the monitoring temperature input by the user as the specific frequency, and the determining unit determines that the wireless tag almost reaches the monitoring temperature when the reception level is smaller than a threshold value. You may judge that there is.
[0110]
According to this configuration, instead of transmitting the radio wave while changing the frequency, the radio wave of the specific frequency corresponding to the monitored temperature is transmitted and the reception level of the reflected wave is determined. Speed can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an entire configuration when a temperature measurement system according to a first embodiment is applied to a cool box.
FIG. 2 is an external view of a temperature sensor.
FIG. 3 is an exploded perspective view of the temperature sensor.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a temperature characteristic of a relative dielectric constant εr in a dielectric 55.
FIG. 5 is a diagram showing temperature characteristics of capacitance of a capacitor C;
FIG. 6 is a diagram illustrating a temperature characteristic of a resonance frequency of a resonance circuit.
FIG. 7 is a diagram showing an external configuration of a temperature measuring device.
FIG. 8 is a diagram showing an electrical configuration of a temperature sensor and a temperature measuring device.
FIG. 9 is a diagram showing an example of a temperature table.
FIG. 10 is a flowchart showing various operations in the temperature measurement device under the control of the microcomputer unit.
FIG. 11 is a flowchart showing a process for measuring a current temperature Tc.
FIG. 12A is a diagram showing a frequency to be swept and a reception level.
(B) is a diagram showing the frequency and the reception level at the current temperature and the monitored temperature.
FIG. 13 is a flowchart showing another monitoring mode process.
FIG. 14 is a diagram showing a frequency and a reception level corresponding to a monitored temperature.
FIG. 15 is an external view of a temperature sensor having a fastener on the lower surface and a heat absorbing plate on the upper surface made of a material having high thermal conductivity.
FIG. 16 is a diagram illustrating an appearance of a temperature sensor according to the second embodiment.
FIG. 17 is a block diagram showing a functional configuration of a temperature sensor.
FIG. 18 is a diagram showing waveforms of various signals transmitted and received between the temperature sensor and the temperature measuring device.
FIG. 19 is a block diagram showing a functional configuration of a temperature measuring device.
FIG. 20 is a sequence diagram illustrating a process of recording a temperature history inside a temperature sensor under the control of a microcomputer unit.
FIG. 21 is a sequence diagram illustrating a process of transmitting a temperature history recorded on a temperature sensor to a temperature measurement device under the control of a microcomputer unit.
FIG. 22 is a diagram illustrating an overall configuration when a temperature measurement item is applied to a plurality of cool boxes in the third embodiment.
FIG. 23 is a diagram showing reception levels and resonance frequencies of a plurality of temperature sensors.
FIG. 24 shows an example of a resonance frequency versus temperature characteristic of a plurality of temperature sensors.
FIG. 25 (a) is a diagram illustrating a perspective view of a mechanical configuration of a temperature sensor.
FIG. 3B is a circuit diagram of an electrical configuration of the temperature sensor.
[Explanation of symbols]
10 Temperature measurement device
11 Stopper
20 Input / output unit
21 Operation unit
21a Measurement button
21b Monitoring button
21c History button
21d Correction button
21e Set button
21f Reset button
22 LCD unit
23 Speaker
24 vibe motor
25 Antenna
26 Level Converter
30 Control section
30 about minus
31 Microcomputer section
32 D / A converter
33 VCO
34 Demodulation unit
35 A / D converter
36 Non-volatile memory
36a Temperature table
36a case temperature table
36b history table
40 Antenna part
41 Amplifier
42 transmitting antenna coil
43 Receiving antenna coil
44 Amplifier
50 temperature sensor
51 Covering member
51,57 covering member
52 electrodes
52,56 electrodes
53 antenna coil
53a one end
53b connection terminal
53b, 56b connection terminal
54 substrate
54a window
55 dielectric
56 electrodes
56b connection terminal
59a Loop material
59b hook material
60 IC chip
61 cube
62 sphere
70 Temperature sensor
70a-70c temperature sensor
71 Power generation unit
72 Clock recovery unit
73 Demodulator
74 Modulation section
75 Microcomputer section
76 memory
80 Temperature measurement device
81 Control section
82 Modulation section
83 Demodulation unit
FIG. 26A is a diagram illustrating an example of a three-dimensional antenna coil.
(B) It is a figure showing other examples of a three-dimensional antenna coil.

Claims (40)

温度を検出するための温度センサであって、
温度に依存して共振周波数が変化する共振回路を有する無線タグとして構成されたことを特徴とする温度センサ。A temperature sensor for detecting a temperature,
A temperature sensor configured as a wireless tag having a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on temperature. 前記共振回路はコイルとコンデンサとからなり、
前記コンデンサの電極間には温度変化に応じて誘電率が変化する材料を備えることを特徴とする請求項１記載の温度センサ。The resonance circuit includes a coil and a capacitor,
2. The temperature sensor according to claim 1, wherein a material whose permittivity changes in accordance with a temperature change is provided between the electrodes of the capacitor. 前記材料は強誘電体であることを特徴とする請求項１記載の温度センサ。The temperature sensor according to claim 1, wherein the material is a ferroelectric. 前記材料は、（ａ）チタン酸バリウム、（ｂ）バリウムとカドミウムと酸化チタンとの化合物、（ｃ）カルシウムとビスマスとタンタルとの化合物のうちの何れかであることを特徴とする請求項３記載の温度センサ。The material is any one of (a) barium titanate, (b) a compound of barium, cadmium, and titanium oxide, and (c) a compound of calcium, bismuth, and tantalum. The temperature sensor as described. 前記温度センサは、さらに、メモリとマイコンとを有し、
前記マイコンは、前記共振回路の共振周波数に基づいて測定された温度をメモリに記録することを特徴とする請求項２記載の温度センサ。The temperature sensor further has a memory and a microcomputer,
3. The temperature sensor according to claim 2, wherein the microcomputer records a temperature measured based on a resonance frequency of the resonance circuit in a memory. 前記温度センサは、さらに通信手段を有し、
前記マイコンは、通信手段を介して受信した温度情報をメモリに記録する
ことを特徴とする請求項５記載の温度センサ。The temperature sensor further has communication means,
6. The temperature sensor according to claim 5, wherein the microcomputer records the temperature information received via the communication unit in a memory. 前記マイコンは前記温度情報を履歴として蓄積する
ことを特徴とする請求項６記載の温度センサ。7. The temperature sensor according to claim 6, wherein the microcomputer stores the temperature information as a history. 前記マイコンは、通信手段を介して受信したコマンドに従って、メモリに記録された温度情報を読み出して通信手段を介して送信する
ことを特徴とする請求項６記載の温度センサ。7. The temperature sensor according to claim 6, wherein the microcomputer reads out the temperature information recorded in the memory in accordance with the command received through the communication unit, and transmits the temperature information through the communication unit. 前記温度センサは、さらにメモリとマイコンとを有し、
前記マイコンは、前記共振回路の共振周波数を検知し、検知された共振周波数に基づいて温度を特定し、
前記マイコンは、制御回路に特定された温度をメモリに記録する
ことを特徴とする請求項２記載の温度センサ。The temperature sensor further has a memory and a microcomputer,
The microcomputer detects a resonance frequency of the resonance circuit, specifies a temperature based on the detected resonance frequency,
3. The temperature sensor according to claim 2, wherein the microcomputer records the temperature specified by the control circuit in a memory. 前記温度センサは、さらにメモリと通信手段とマイコンとを有し、
前記メモリは、前記共振回路における共振周波数対温度特性をテーブルとして記憶し、
前記マイコンは、通信手段を介して周波数を変化させながら電波を送受信することにより前記共振回路の共振周波数を特定し、テーブルを参照することにより当該共振周波数に対応する温度を特定する
ことを特徴とする請求項２記載の温度センサ。The temperature sensor further includes a memory, a communication unit, and a microcomputer,
The memory stores a resonance frequency versus temperature characteristic in the resonance circuit as a table,
The microcomputer specifies a resonance frequency of the resonance circuit by transmitting and receiving a radio wave while changing a frequency via a communication unit, and specifies a temperature corresponding to the resonance frequency by referring to a table. The temperature sensor according to claim 2, wherein 前記マイコンは、前記特定された温度をメモリに記録することを特徴とする請求項１０記載の温度センサ。The temperature sensor according to claim 10, wherein the microcomputer records the specified temperature in a memory. 前記マイコンは、前記共振周波数の特定および温度の特定を周期的に行い、特定された温度をメモリに履歴として記録する
ことを特徴とする請求項１０記載の温度センサ。The temperature sensor according to claim 10, wherein the microcomputer periodically specifies the resonance frequency and the temperature, and records the specified temperature as a history in a memory. 前記マイコンは、通信手段を介して受信したコマンドに従って、メモリに記録された温度履歴を読み出して通信手段を介して送信する
ことを特徴とする請求項１２記載の温度センサ。13. The temperature sensor according to claim 12, wherein the microcomputer reads a temperature history recorded in a memory according to a command received through a communication unit and transmits the temperature history through a communication unit. 前記温度センサは平面体である
ことを特徴とする請求項２、６又は１３記載の温度センサ。The temperature sensor according to claim 2, 6 or 13, wherein the temperature sensor is a flat body. 前記温度センサは、さらに、前記平面体に貼着された面状ファスナーを備えることを特徴とする請求項１４記載の温度センサ。The temperature sensor according to claim 14, wherein the temperature sensor further includes a planar fastener attached to the flat body. 前記温度センサは、さらに、前記平面体に貼着された熱伝導性を有する部材を備えることを特徴とする請求項１４記載の温度センサ。The temperature sensor according to claim 14, wherein the temperature sensor further includes a member having thermal conductivity attached to the flat body. 前記アンテナコイルは立体的に形成される
ことを特徴とする請求項２、６又は１３項記載の温度センサ。14. The temperature sensor according to claim 2, wherein the antenna coil is formed three-dimensionally. 前記アンテナコイルは、１つのコイルが螺旋状に巻かれて構成されることを特徴とする請求項１７項記載の温度センサ。18. The temperature sensor according to claim 17, wherein the antenna coil is formed by spirally winding one coil. 前記アンテナコイルは、二以上のコイルの巻き面が直交するように接続されて構成されることを特徴とする請求項１７項記載の温度センサ。18. The temperature sensor according to claim 17, wherein the antenna coil is configured such that winding surfaces of two or more coils are connected so as to be orthogonal. 温度に依存して共振周波数が変化する共振回路を備えた無線タグに対して電波を送受信することにより、前記共振回路の共振周波数を検知する検知手段と、
検知された共振周波数に基づいて無線タグの温度を特定する特定手段と
を備えることを特徴とする温度測定装置。Detecting means for detecting the resonance frequency of the resonance circuit by transmitting and receiving radio waves to and from a wireless tag including a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on temperature,
A specifying unit for specifying the temperature of the wireless tag based on the detected resonance frequency. 前記検知手段は、
周波数を変えながら電波を送信する送信手段と、
無線タグからの反射波のレベルを測定する測定手段と、
測定されたレベルが最小となる周波数を共振周波数と判定する判定手段と
を有することを特徴とする請求項２０記載の温度測定装置。The detection means,
Transmitting means for transmitting radio waves while changing the frequency,
Measuring means for measuring the level of the reflected wave from the wireless tag;
21. The temperature measurement device according to claim 20, further comprising: a determination unit configured to determine a frequency at which the measured level is minimum as a resonance frequency. 前記特定手段は、
前記共振回路における共振周波数対温度特性をテーブルとして記憶するメモリ手段と、
検知された共振周波数に対応する温度を前記テーブルに基づいて特定する特定手段と
を備えることを特徴とする請求項２１記載の温度測定装置。The specifying means includes:
Memory means for storing a resonance frequency versus temperature characteristic in the resonance circuit as a table,
22. The temperature measuring device according to claim 21, further comprising a specifying unit configured to specify a temperature corresponding to the detected resonance frequency based on the table. 前記温度測定装置は、さらに
表示、振動、音、無線通信の何れか又はこれらの二以上の組み合わせにより、特定された温度を出力する出力手段を備える
ことを特徴とする請求項２２記載の温度測定装置。The temperature measurement device according to claim 22, wherein the temperature measurement device further includes an output unit that outputs the specified temperature by any one of display, vibration, sound, and wireless communication, or a combination of two or more thereof. apparatus. 前記温度測定装置は、さらに
前記無線タグが特定温度にあるときユーザ入力された当該特定温度の値に従って、前記テーブルを補正する補正手段を有する
ことを特徴とする請求項２２記載の温度測定装置。23. The temperature measurement device according to claim 22, wherein the temperature measurement device further includes a correction unit that corrects the table according to a value of the specific temperature input by the user when the wireless tag is at a specific temperature. 前記温度測定装置は、さらに
検知手段及び特定手段により周期的に温度を特定させるよう制御する制御手段と、
周期的に特定された温度を履歴としてメモリに記録する記録手段と
を備えることを特徴とする請求項２０記載の温度測定装置。The temperature measuring device further includes control means for controlling the temperature to be periodically specified by the detection means and the specification means,
21. The temperature measuring device according to claim 20, further comprising: a recording unit that records a periodically specified temperature as a history in a memory. 前記温度測定装置は、さらに
検知手段及び特定手段により周期的に温度を特定させるよう制御する制御手段と、
周期的に特定された温度を無線タグに送信し、無線タグ内のメモリに温度を履歴として記録させる送信手段と
を備えることを特徴とする請求項２０記載の温度測定装置。The temperature measuring device further includes control means for controlling the temperature to be periodically specified by the detection means and the specification means,
21. The temperature measuring device according to claim 20, further comprising a transmission unit that periodically transmits the specified temperature to the wireless tag and records the temperature as a history in a memory in the wireless tag. 前記送信手段は、無線タグに対して温度履歴の送信を指示するコマンドを送信し、
前記温度測定装置は、さらに、コマンドに従って無線タグから送信される温度履歴を受信する受信手段を備える
ことを特徴とする請求項２６記載の温度測定装置。The transmitting means transmits a command instructing the wireless tag to transmit a temperature history,
27. The temperature measuring device according to claim 26, wherein the temperature measuring device further includes a receiving unit that receives a temperature history transmitted from the wireless tag according to a command. 前記温度測定装置は、さらに
ユーザによる監視温度の設定を受け付ける受付手段と、
検知手段及び特定手段により周期的に温度を特定させるよう制御する制御手段と、
特定された温度が監視温度に達したか否かを判定する判定手段と、
達したと判定されたとき警告を発する警告手段と
を備えることを特徴とする請求項２０記載の温度測定装置。The temperature measuring device further includes a receiving unit that receives a setting of a monitored temperature by a user,
Control means for controlling the temperature to be periodically specified by the detection means and the specification means;
Determining means for determining whether the specified temperature has reached the monitored temperature,
21. The temperature measuring device according to claim 20, further comprising a warning unit that issues a warning when it is determined that the temperature has been reached. マイコンと、メモリと、温度に依存して共振周波数が変化する共振回路を備えた無線タグとの間で無線通信する通信手段とを備えた温度測定装置であって、
前記メモリは、前記共振回路における共振周波数対温度特性をテーブルとして記憶し、
前記マイコンは、通信手段を介して周波数を変化させながら電波を送受信することにより前記共振回路の共振周波数を特定し、テーブルを参照することにより当該共振周波数に対応する温度を特定する
ことを特徴とする温度測定装置。A temperature measuring device comprising a microcomputer, a memory, and communication means for performing wireless communication between a wireless tag having a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on temperature,
The memory stores a resonance frequency versus temperature characteristic in the resonance circuit as a table,
The microcomputer specifies a resonance frequency of the resonance circuit by transmitting and receiving a radio wave while changing a frequency via a communication unit, and specifies a temperature corresponding to the resonance frequency by referring to a table. Temperature measurement device. 前記マイコンは、さらに
周期的に共振周波数及び温度の特定を行い、特定された温度を履歴として前記メモリに記録する
ことを特徴とする請求項２９記載の温度測定装置。30. The temperature measuring apparatus according to claim 29, wherein the microcomputer further periodically specifies the resonance frequency and the temperature, and records the specified temperature as a history in the memory. 前記マイコンは、さらに
周期的に共振周波数及び温度の特定を行い、特定された温度を通信手段を介して無線タグに送信し、無線タグ内のメモリに温度を履歴として記録させる
ことを特徴とする請求項２９記載の温度測定装置。The microcomputer may further specify the resonance frequency and the temperature periodically, transmit the specified temperature to the wireless tag via the communication unit, and record the temperature as a history in a memory in the wireless tag. A temperature measuring device according to claim 29. 前記マイコンは、通信手段を介して無線タグに温度履歴を送信するよう指示するコマンドを送信し、
当該コマンドに従って無線タグから通信手段を介して送信される温度履歴を受信する
ことを特徴とする請求項３１記載の温度測定装置。The microcomputer transmits a command instructing the wireless tag to transmit the temperature history via the communication unit,
32. The temperature measurement device according to claim 31, wherein a temperature history transmitted from the wireless tag via the communication unit in accordance with the command is received. 前記マイコンは、さらに
ユーザによる監視温度の設定を受け付け、周期的に共振周波数及び温度の特定を行い、特定された温度が監視温度に達したか否かを判定し、達したと判定されたとき警告を出力する
ことを特徴とする請求項２９記載の温度測定装置。The microcomputer further receives the setting of the monitored temperature by the user, periodically specifies the resonance frequency and the temperature, determines whether the specified temperature has reached the monitored temperature, and determines that the temperature has been reached. 30. The temperature measuring device according to claim 29, wherein a warning is output. 前記マイコンは、さらに
前記無線タグが特定温度にあるときユーザ入力された特定温度の値に従って、前記テーブルを補正する
ことを特徴とする請求項２９記載の温度測定装置。30. The temperature measuring device according to claim 29, wherein the microcomputer further corrects the table according to a specific temperature value input by a user when the wireless tag is at a specific temperature. 温度に依存して共振周波数が変化する共振回路を備えた無線タグに対して特定周波数の電波を送受信する送信手段と、
当該送信電波の反射波の受信レベルに応じて前記無線タグの温度を判断する
判別手段と
を備えることを特徴とする温度測定装置。Transmitting means for transmitting and receiving radio waves of a specific frequency to and from a wireless tag having a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on temperature
A temperature measurement device comprising: a determination unit configured to determine a temperature of the wireless tag according to a reception level of a reflected wave of the transmission radio wave. 前記送信手段は、ユーザ入力された監視温度に対応する共振周波数を前記特定周波数とし、
前記判別手段は、前記受信レベルがしきい値よりも小さい場合は、無線タグがほぼ監視温度にあると判断する
ことを特徴とする請求項３５記載の温度測定装置。The transmission means, the resonance frequency corresponding to the monitoring temperature input by the user as the specific frequency,
36. The temperature measuring apparatus according to claim 35, wherein the determining unit determines that the wireless tag is substantially at the monitored temperature when the reception level is smaller than a threshold. 温度に依存して共振周波数が変化する共振回路を備えた無線タグに対して電波を送受信することにより、前記共振回路の共振周波数を検知する検知ステップと、
検知された共振周波数に基づいて無線タグの温度を特定する特定ステップと
を有することを特徴とする温度測定方法。A detecting step of detecting a resonance frequency of the resonance circuit by transmitting and receiving a radio wave to and from a wireless tag including a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on temperature;
Specifying a temperature of the wireless tag based on the detected resonance frequency. 温度センサと温度測定装置とからなる温度測定システムであって、
前記温度センサは、温度に依存して共振周波数が変化する共振回路を有する無線タグとして構成され、
前記温度測定装置は、無線タグに対して電波を送受信することにより、前記共振回路の共振周波数を検知する検知手段と、検知された共振周波数に基づいて無線タグの温度を特定する特定手段とを有する
ことを特徴とする温度測定システム。A temperature measurement system comprising a temperature sensor and a temperature measurement device,
The temperature sensor is configured as a wireless tag having a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on temperature,
The temperature measuring device transmits and receives radio waves to and from a wireless tag, thereby detecting means for detecting the resonance frequency of the resonance circuit, and specifying means for specifying the temperature of the wireless tag based on the detected resonance frequency. A temperature measurement system comprising: 複数の温度センサと温度測定装置とからなる温度測定システムであって、
前記各温度センサは、温度に依存して共振周波数が変化する共振回路を有する無線タグとして構成され、
前記温度測定装置は、無線タグに対して電波を送受信することにより、前記共振回路の共振周波数を検知する検知手段と、検知された共振周波数に基づいて無線タグおよび無線タグの温度を特定する特定手段とを有し、
前記複数の無線タグは、同じ温度範囲に対して異なる周波数範囲をもつことを特徴とする温度測定システム。A temperature measurement system comprising a plurality of temperature sensors and a temperature measurement device,
Each of the temperature sensors is configured as a wireless tag having a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on temperature,
The temperature measuring device transmits and receives radio waves to and from the wireless tag, thereby detecting a resonance frequency of the resonance circuit, and specifying the temperature of the wireless tag and the wireless tag based on the detected resonance frequency. Means,
The plurality of wireless tags have different frequency ranges for the same temperature range. マイコンと、メモリと、温度に依存して共振周波数が変化する共振回路を備えた無線タグと無線通信する通信手段とを備えた温度測定装置用のプログラムであって、
通信手段を介して周波数を変化させながら電波を送受信することにより前記共振回路の共振周波数を特定するステップと、
当該共振周波数に基づいて温度を特定するステップと
をマイコンに実行させることを特徴とするプログラム。A program for a temperature measurement device including a microcomputer, a memory, and a communication unit that wirelessly communicates with a wireless tag including a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on temperature,
Identifying the resonance frequency of the resonance circuit by transmitting and receiving radio waves while changing the frequency via communication means,
And a step of specifying a temperature based on the resonance frequency.
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